三種生物硬組織摩擦學(xué)性能及其損傷自修復(fù)的初步研究.pdf

1、指甲、雞爪和牙齒是三種典型的生物硬組織。指甲和雞爪同為生物角蛋白材料，其主要用于保護(hù)、搜索和抓取；而牙齒是人體內(nèi)硬度最高的組織，其主要用于咀嚼和撕裂食物。此外，生物材料都有一定的自修復(fù)功能，而水分在其中起到重要作用。因此，研究這三種生物硬組織的微觀結(jié)構(gòu)和摩擦學(xué)性能以及水分對(duì)其自修復(fù)特性的影響，不僅有助于豐富生物摩擦學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，也可以為仿生復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。
　　指甲和雞爪都是由角蛋白組成，且其功能具有相似性，因此本文對(duì)

2、這兩種材料進(jìn)行了對(duì)比研究。首先采用掃描電子顯微鏡和能譜儀分析了指甲和雞爪的微觀結(jié)構(gòu)和成分，進(jìn)而利用納米壓痕/劃痕儀和維氏硬度儀，初步研究了指甲和雞爪的摩擦學(xué)性能及其損傷自修復(fù)特性。牙釉質(zhì)是人體中鈣化程度最高的組織，是覆蓋在牙齒表面最主要的物質(zhì)。本文采用納米壓痕/劃痕儀和原子力顯微鏡研究了牙釉質(zhì)的微觀摩擦學(xué)性能，并對(duì)其損傷的修復(fù)過(guò)程進(jìn)行了初步探討。通過(guò)研究，本文獲得的主要結(jié)論如下：
　　1.指甲和雞爪微觀結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致其摩擦學(xué)性能和

3、自修復(fù)能力有較大差異。由于具有更好的纖維取向性，指甲表面的劃痕摩擦系數(shù)略低于雞爪。此外，指甲橫截面上垂直于纖維方向的劃痕摩擦力比平行于纖維方向的大，劃痕寬度?。浑u爪內(nèi)外層結(jié)構(gòu)的不同使得其外層的摩擦力較大，劃痕寬度較小。
　　2.水分對(duì)指甲和雞爪表面的損傷恢復(fù)起到重要作用。浸泡在水中，指甲和雞爪上的壓痕變形能夠在5 min和30 min內(nèi)完全恢復(fù)，指甲和雞爪上的劃痕恢復(fù)速度與壓痕相近，但是在大載荷下會(huì)存在殘余損傷。
　　3.牙