發(fā)布時(shí)間：2020-10-13 22:20

　　 天然聚合物因其優(yōu)異的生物相容性、生物粘附性及可降解性,在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域備受關(guān)注。但目前醫(yī)用天然聚合物材料普遍存在強(qiáng)度較低的問(wèn)題,尤其在體內(nèi)的濕潤(rùn)環(huán)境中,親水性聚合物強(qiáng)度會(huì)大幅度下降,無(wú)法滿足組織工程支架的力學(xué)要求。解決該問(wèn)題的方法中,設(shè)計(jì)支架結(jié)構(gòu)的方法,對(duì)強(qiáng)度的提升十分有限;合成復(fù)合材料的方法常以犧牲天然材料的生物學(xué)性能為代價(jià);對(duì)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法,具有從根本上改變聚合物特性的潛力,但在設(shè)計(jì)材料時(shí)常常缺少合適的參照。因而想要設(shè)計(jì)制造同時(shí)具有良好親水性和力學(xué)性能的聚合物材料,就需要回到自然界中,向適應(yīng)環(huán)境的生物材料尋找參考。本文運(yùn)用仿生學(xué)思路,以生物材料雞內(nèi)金為研究對(duì)象,分別制備了沿褶皺和垂直于褶皺方向的拉伸試樣,以考察雞內(nèi)金拉伸性能的方向性;通過(guò)構(gòu)建濕度可控拉伸測(cè)試系統(tǒng),測(cè)試不同含水量下雞內(nèi)金拉伸力學(xué)性能;通過(guò)將試樣預(yù)先浸泡在不同pH值鹽酸溶液中,衡量酸性侵蝕對(duì)其拉伸性能的影響。通過(guò)不同應(yīng)變率拉伸、準(zhǔn)靜態(tài)拉伸加卸載及應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)對(duì)其粘彈性進(jìn)行了測(cè)試,并使用廣義Maxwell粘彈性本構(gòu)方程對(duì)松弛實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,構(gòu)建了粘彈性本構(gòu)方程。微觀結(jié)構(gòu)上,通過(guò)SEM觀察試樣拉伸變形后的液氮凍結(jié)剖面以及不同含水量下的斷裂形貌,采用EDS分析技術(shù)對(duì)試樣剖面的元素成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明,雞內(nèi)金能夠吸收自身干重80%-100%的水分,具有良好的親水性能;在沿褶皺方向上的拉伸強(qiáng)度明顯高于垂直褶皺方向的強(qiáng)度,力學(xué)性能具有方向性;在沿褶皺方向上,高含水量下的強(qiáng)度是低含水量的4.8倍,具有水合增強(qiáng)特性,而目前獲得廣泛關(guān)注的親水性雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠、蜘蛛絲等材料,拉伸強(qiáng)度會(huì)隨含水量提高而出現(xiàn)明顯的下降;雞內(nèi)金強(qiáng)度和延伸率在pH值為3的酸性溶液中不會(huì)大幅下降,說(shuō)明其適應(yīng)肌胃內(nèi)腔的酸性環(huán)境。粘彈性測(cè)試中,構(gòu)建了真實(shí)應(yīng)變0.262-0.916、應(yīng)變率0.001 s~(-1)-0.1 s~(-1)時(shí)雞內(nèi)金的拉伸粘彈性本構(gòu)方程。微觀結(jié)構(gòu)上,雞內(nèi)金由沿厚度方向生長(zhǎng)的棒狀結(jié)構(gòu)和填充其間的基體組成,含水量較低時(shí),基體受拉伸會(huì)發(fā)生脆性斷裂,隨含水量提高,基體斷裂形式從脆性斷裂向延性斷裂轉(zhuǎn)變,導(dǎo)致試樣斷裂的缺陷從基體上下表面的初始裂紋逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部的韌窩。成分上,棒狀結(jié)構(gòu)上有鈣元素的特異性富集。雞內(nèi)金的拉伸性能可以適應(yīng)肌胃內(nèi)酸性液體環(huán)境并且滿足肌胃運(yùn)動(dòng)的力學(xué)需求。雞內(nèi)金拉伸強(qiáng)度隨含水量提高的性質(zhì),可以為提高天然聚合物在高濕度環(huán)境中的力學(xué)強(qiáng)度提供仿生學(xué)參照。本文提供的粘彈性本構(gòu)方程可供相關(guān)力學(xué)研究參考。微觀結(jié)構(gòu)上,基體主要承受平面方向的拉伸,而棒狀結(jié)構(gòu)主要承受厚度方向的壓縮和內(nèi)腔食物的摩擦。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB30
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 組織工程學(xué)中的天然聚合物
        1.1.2 改善天然聚合物在水環(huán)境中強(qiáng)度的探索
        1.1.3 生物材料的啟發(fā)
    1.2 研究對(duì)象及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
    1.3 研究?jī)?nèi)容及研究意義
2 雞內(nèi)金拉伸性能
    2.1 實(shí)驗(yàn)器材與方法
        2.1.1 雞內(nèi)金實(shí)驗(yàn)樣本
        2.1.2 濕度可控拉伸測(cè)試系統(tǒng)
    2.2 含水量對(duì)拉伸性能的影響
    2.3 拉伸性能的方向性
    2.4 酸性溶液預(yù)處理對(duì)拉伸性能的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 雞內(nèi)金的粘彈性本構(gòu)
    3.1 不同應(yīng)變率拉伸
    3.2 準(zhǔn)靜態(tài)加卸載
    3.3 應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)
    3.4 粘彈性本構(gòu)方程
    3.5 本章小結(jié)
4 微結(jié)構(gòu)及成分探究
    4.1 雞內(nèi)金微結(jié)構(gòu)的電鏡觀察
    4.2 不同含水量拉伸斷面形貌
    4.3 拉伸變形對(duì)微結(jié)構(gòu)形態(tài)的影響
    4.4 雞內(nèi)金微結(jié)構(gòu)的能譜分析
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

【參考文獻(xiàn)】

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