本文關鍵詞：發(fā)育期牙釉質的納米力學性質的研究

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【摘要】：天然的生物硬組織，例如脊柱動物的牙釉質和骨頭，一直吸引著材料科學家和生物學家的興趣。因為這些硬組織皆具有特殊的優(yōu)異的力學性能，以及精妙的微觀結構。為了弄清天然生物硬組織優(yōu)異力學性能的來源，目前已經(jīng)有研究者提出了一些模型對其機理進行闡釋。理解其力學性質的機理，對研發(fā)可替代人體病損硬組織的仿生生物材料起到了至關重要的作用。 本論文主要研究了發(fā)育期豬第二磨牙牙釉質的納米壓痕蠕變行為。本文研究了4種不同的牙釉質樣品，包括了天然狀態(tài)下的牙釉質，冷凍干燥處理后的牙釉質，熱處理后的牙釉質，以及除去蛋白后以PMMA復合的牙釉質。同時，將實驗所得發(fā)育期牙釉質的蠕變量、折減彈性模量（Ec）和硬度（H）與成熟第一磨牙牙釉質做比較，分析了化學組成和微觀結構對折減彈性模量和硬度的影響。此外，本文還對數(shù)據(jù)進行了數(shù)學分析，以討論結構對力學性質的影響。 實驗結果表明，在500μN的荷載與120s保荷的條件下，與成熟牙釉質相比，天然狀態(tài)、冷凍干燥與熱處理狀態(tài)下的發(fā)育期牙釉質擁有多出約3至15倍的蠕變量。這一點主要是由組成成分差異造成的。冷凍干燥處理使得全部牙釉質樣品的蠕變有少量上升，表明HAp晶體間的水分對蠕變有一定阻礙作用。而熱處理之后，全部樣品的蠕變有了顯著的下降。化學組成分析表明，發(fā)育期牙釉質中存在一定含量的水和有機物質，，這可能導致了微觀結構上的缺陷，例如HAp晶體之間的間隙。X射線衍射分析表明，熱處理之后樣品中發(fā)生了晶體長大的現(xiàn)象。這個現(xiàn)象可能造成了蠕變量的顯著下降。進一步地，將發(fā)育期牙釉質浸泡在3%次氯酸鈉溶液中進行除蛋白處理，蛋白質消失后殘余的空隙被PMMA滲透并填充。拉曼光譜證明PMMA成功填充到了空隙中。對PMMA包埋后的發(fā)育期牙釉質進行納米壓痕實驗。結果表明包埋后樣品的蠕變量是包埋前的1/2，同時折減彈性模量和硬度增加了約2倍。然后，使用現(xiàn)有闡述蠕變行為的數(shù)學公式對上述數(shù)據(jù)進行分析，并在模型中增加了結構成分以進行補充。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.08

【參考文獻】

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本文編號：1168033