本文關(guān)鍵詞：GO增強(qiáng)UHMWPE和PMMA的摩擦學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種常用的人工關(guān)節(jié)臼假體襯里材料。然而,臨床研究證實(shí),UHMWPE的耐磨性能低,在長(zhǎng)期的摩擦磨損過(guò)程中將產(chǎn)生大量的磨屑和碎片,從而引發(fā)骨質(zhì)溶解、無(wú)菌性松動(dòng)等,最終導(dǎo)致關(guān)節(jié)置換術(shù)失敗。此外,醫(yī)用高分子聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是一種兼具美觀和功能特性的義齒基托材料,但是,臨床中仍有硬度低、耐磨性差等不足。因此,需要對(duì)上述兩種醫(yī)用高分子聚合物進(jìn)行改性。石墨烯(GNS)是由sp2碳原子緊密連接的新型二維納米級(jí)碳材料,具有獨(dú)特的蜂窩狀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)及化學(xué)性能。氧化石墨烯(GO)是GNS功能化后的衍生物,其片層表面和邊緣還富含大量的羥基、羰基以及羧基等含氧活性基團(tuán),以GO作為填料的聚合物復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)、摩擦學(xué)性能以及良好的生物相容性。 因此,本課題以UHMWPE和PMMA為研究對(duì)象,研究了GO/UHMWPE和GO/PMMA復(fù)合材料的物理性能和摩擦學(xué)性能,主要內(nèi)容和結(jié)果如下： 1、利用改良Hummer法制備GO,并采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)等對(duì)GO進(jìn)行形貌觀測(cè)和結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果顯示：GO是一種具有褶皺起伏樣的層狀結(jié)構(gòu)；其寬度在微米級(jí)范圍、厚度在納米級(jí)范圍；GO片層間含有大量的含氧活性官能團(tuán),使其可以均勻地分散在復(fù)合材料的基體中,在醫(yī)用高分子聚合物的改性領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。 2、采用液相超聲分散-高速球磨混合后熱壓成型法制備GO/UHMWPE復(fù)合材料,并通過(guò)SEM、顯微硬度測(cè)試儀和UMT-3MT摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)復(fù)合材料斷面形貌、表面顯微硬度和不同潤(rùn)滑介質(zhì)下的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：UHMWPE斷面為典型的脆性斷裂結(jié)構(gòu)特征,其表面光滑且平整。隨著GO加入,復(fù)合材料斷面愈來(lái)愈粗糙,其顯微硬度和在不同潤(rùn)滑介質(zhì)下的耐磨性能都得到了不同程度的提高。 3、采用液相超聲分散-高速球磨混合后常規(guī)義齒基托加工法制備GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料。并通過(guò)光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x、顯微硬度測(cè)試儀和UMT-3MT摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)復(fù)合材料表面親水性能、表面顯微硬度和人工唾液潤(rùn)滑介質(zhì)F的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：隨著GO的加入,復(fù)合材料顯微硬度呈現(xiàn)出先快速增加后逐漸變緩的趨勢(shì)；其表面水靜態(tài)接觸角呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)；GO含量為0.1wt.%時(shí),復(fù)合材料在人工唾液潤(rùn)滑介質(zhì)下的耐磨性能最佳。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 超高分子量聚乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 摩擦磨損性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 引言10-11
• 1.1 人工關(guān)節(jié)假體材料-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)11-13
• 1.2 牙科義齒基托修復(fù)材料-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)13
• 1.3 石墨烯(GNS)和氧化石墨烯(GO)13-15
• 1.3.1 GNS的發(fā)現(xiàn)及其制備13-14
• 1.3.2 GO的制備14-15
• 1.4 選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 GO/UHMWPE復(fù)合材料的制備及機(jī)械力學(xué)性能表征17-29
• 引言17
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備17-19
• 2.1.1 主要實(shí)驗(yàn)原料17
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器17-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分19-27
• 2.2.1 GO的制備19-20
• 2.2.2 GO/UHMWPE復(fù)合材料的制備20-21
• 2.2.3 GO的表征與結(jié)果21
• 2.2.4 GO/UHMWPE復(fù)合材料表征與結(jié)果21-27
• 2.2.4.1 表征方法21-24
• 2.2.4.2 數(shù)據(jù)處理24
• 2.2.4.3 結(jié)果與討論24-27
• 2.3 小結(jié)27-29
• 第三章 GO/UHMWPE復(fù)合材料在不同潤(rùn)滑介質(zhì)下的摩擦學(xué)性能研究29-48
• 引言29-30
• 3.1 GO/UHMWPE復(fù)合材料在水系潤(rùn)滑介質(zhì)下的摩擦學(xué)性能研究30-38
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料30
• 3.1.2 摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)及測(cè)試方法30-31
• 3.1.3 水系潤(rùn)滑介質(zhì)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論31-38
• 3.1.3.1 水系潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)31-33
• 3.1.3.2 水系潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料的磨損率33-34
• 3.1.3.3 水系潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料磨損表面形貌特征34-37
• 3.1.3.4 水系潤(rùn)滑介質(zhì)下對(duì)偶氧化鋯陶瓷球表面XPS表征37-38
• 3.2 GO/UHMWPE復(fù)合材料在關(guān)節(jié)液潤(rùn)滑介質(zhì)下的摩擦學(xué)性能研究38-46
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料38
• 3.2.2 關(guān)節(jié)潤(rùn)滑液的配置及其理化性能38-39
• 3.2.3 關(guān)節(jié)潤(rùn)滑液中GO/UHMWPE復(fù)合材料磨削的提取39
• 3.2.4 關(guān)節(jié)液潤(rùn)滑介質(zhì)下實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論39-45
• 3.2.4.1 關(guān)節(jié)液潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料的摩擦系數(shù)39-41
• 3.2.4.2 關(guān)節(jié)液潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料的磨損率41-42
• 3.2.4.3 關(guān)節(jié)液潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料磨損表面形貌特征42-44
• 3.2.4.4 關(guān)節(jié)液潤(rùn)滑介質(zhì)下GO/UHMWPE復(fù)合材料磨削特征44-45
• 3.2.5 GO/UHMWPE復(fù)合材料在四種潤(rùn)滑介質(zhì)下摩擦系數(shù)和磨損率45-46
• 3.3 小結(jié)46-48
• 第四章 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料的制備及其在人工唾液潤(rùn)滑介質(zhì)下的摩擦學(xué)性能研究48-58
• 引言48
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分48-50
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原料、儀器及人工唾液的配置48
• 4.1.2 GO/PMMA義齒基托混合粉末的制備48-50
• 4.1.3 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料制備50
• 4.1.4 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料性能測(cè)試及方法50
• 4.2 結(jié)果與討論50-57
• 4.2.1 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料斷面SEM形貌特征50-52
• 4.2.2 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料硬度特征52-53
• 4.2.3 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料親水性能53-54
• 4.2.4 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料在人工唾液潤(rùn)滑下的摩擦學(xué)性能54-57
• 4.2.4.1 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料摩擦系數(shù)特征54
• 4.2.4.2 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料磨損率54-55
• 4.2.4.3 GO/PMMA義齒基托復(fù)合材料表面磨損形貌特征55-57
• 4.3 小結(jié)57-58
• 第五章 全文總結(jié)58-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 綜述68-75
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文75-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：GO增強(qiáng)UHMWPE和PMMA的摩擦學(xué)性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：440085