碳纖維（CF）因其優(yōu)異的性能成為當(dāng)前最熱門新材料之一,被廣泛應(yīng)用到多種領(lǐng)域。本文通過碳纖維（CF）填充對(duì)超高分子量聚乙烯（UHMWPE）進(jìn)行了改性研究,利用熱壓成型法制備了UHMWPE和CF/UHMWPE復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上,通過模擬自然關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu),根據(jù)仿生學(xué)原理,制備了CF/UHMWPE仿生人工關(guān)節(jié)材料。利用金相顯微鏡、SEM、XPS、接觸角等檢測(cè)手段對(duì)碳纖維表面形貌和化學(xué)組分、CF/UHMWPE復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)及組織成分進(jìn)行了表征。系統(tǒng)地研究了CF/UHMWPE生物復(fù)合材料的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。得出以下結(jié)論:1.通過SEM和XPS分析結(jié)果表明碳纖維經(jīng)過濃硝酸氧化處理后增加了其表面粗糙度以及活性官能團(tuán)的種類和濃度。經(jīng)接觸角測(cè)試分析得知,氧化后的碳纖維表面親水性明顯提高,為CF與UHMWPE兩相間形成良好的界面結(jié)合提供了有利條件。通過對(duì)CF/UHMWPE復(fù)合材料的顯微形貌與結(jié)構(gòu)觀察可知,隨著碳纖維含量的增加,碳纖維在復(fù)合材料中逐漸出現(xiàn)團(tuán)聚和脫粘,碳纖維的分散性隨之降低。改性后碳纖維在UHMWPE基體中分散性明顯優(yōu)于未改性碳纖維在UHMWPE基體中的分散性,且碳纖維產(chǎn)生團(tuán)聚和未浸潤等... 

【文章來源】：安徽理工大學(xué)安徽省

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

碳纖維表面總XPS圖((a)初始碳纖維，(b)硝酸氧化的碳纖維)

圖 2 碳纖維表面 C1s 的 XPS 圖(a)初始碳纖維，(b)硝酸氧化的碳纖維Fig 2 C1s spectra of carbon fiber ((a) unmodified, (b) HNO3modified)表 2 碳纖維表面 C1s 的成分分析Table 2 C1s of component analysisunmodified CF modified CFEb(eV) content(%) Eb(eV) content(%)C-C(H) 284.8 60.08 284.8 49.12C-O 285.6 16.19 285.7 27.73C=O 287.7 9.8 287.5 11.4COOH 289.0 0 289.1 4.48CO3-orπ→πn290.9 13.92 291.3 7.28O1s/C1s 0.09 0.23

圖 3 初始的碳纖維表面在不同時(shí)間段的接觸角((a)20s，(b)1min，(c)3min)Fig 3 Contact angle graphs of unmodified carbon fiber ((a)20 seconds, (b) after 1 minute, (c)after 3 minutes)圖 4 硝酸氧化的碳纖維表面在不同時(shí)間段的接觸角((a)20s，(b)1min，(c)3min)Fig 4 Contact angle graphs of HNO3modified carbon fiber ((a)20 seconds, (b) after 1 minute, (c)after 3 minutes)2.3.3 SEM 形貌分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2897031