图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation基于超分子聚合物的自愈合涂层在Ti6Al4V合金表面的生物摩擦学行为研究

编号：193 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-12 08:34:40 浏览：81次收藏取消收藏

2024-05-12 17:20

15min

[J] 论坛9：生物与医学表面工程 [J-2] 论坛9下午

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摘要

人工关节置换已成为治疗关节疾病的重要手段之一。钛合金因其弹性模量低、生物相容性和耐腐蚀性良好而被广泛用作人工关节置换材料。然而，钛合金表面耐磨性较差，其在人体内服役过程中因受到循环载荷容易导致表面磨损以及失效，制约了其使用寿命。环氧树脂类具有价格低廉、生物相容性好、机械性能强，且在人体环境下性能稳定等优点，是一类非常有潜力的关节摩擦材料。但作为植入物涂层时，因长期处于高载微动摩擦磨损状态，亦无法避免因应力诱导而造成的涂层损伤。基于此，本文设计合成了一类具有自修复性能的丙烯酸硼酸酯聚合物双网络层PBN，通过动态共价B‒O键和非共价B‒N键结合，赋予了PBN良好的摩擦学性能和动态力学性能。同时，PBN还具备优异的黏附性，可与钛合金表面形成强的分子间作用力，因此可作为优异的钛合金涂层材料。结果发现，PBN涂层有效改善了钛合金表面的生物摩擦学性能，COF值降低了62.8%，磨损率降低了41.2%。这是因为动态键的存在使PBN具有良好的韧性，可以吸收摩擦在受到外力时的能量。另外，PBN在摩擦过程存在超分子键的动态交换使其具有良好的耐磨性。因此，可以利用共价键和超分子键的协同作用来提高生物高分子材料的摩擦学性能和力学性能。本项目对提高钛合金人工关节的服役寿命提高了新方法，同时也为新型智能涂层的开发提供理论指导。