仿生多孔超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究.PDF

第 27 卷 　第 6 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 27, 　No 6 2007 年 11月 TR IBOLO GY Nov, 2007 仿生多孔超高分子量聚乙烯的摩擦磨损性能研究 1 2 2 吴 　刚 , 张文光 , 王成焘 ( 1. 三峡大学 机械与材料工程学院 , 湖北 宜昌　443002; 2. 上海交通大学 机械与动力工程学院 , 上海 200030) 摘要 : 模拟天然关节软骨中 “多孔可渗透软垫层 ”的特征 ,采用模板 滤取工艺制备具有多孔结构的超高分子量聚乙烯 ( ) UHMW PE 仿生人工软骨材料 ,采用改进的四球摩擦磨损试验机研究多孔结构和 UHMW PE 分子量对试样摩擦磨损 性能的影响 ,利用扫描电子显微镜观察多孔材料的表面形貌并分析其磨损机理. 结果表明 ,多孔结构能够提高 UHM W PE试样在牛血清润滑条件下的耐磨性. 试样的孔隙率约为 27% , UHMW PE分子量的改变对试样的失重和孔隙率影 响不大 ,但能够略微降低多孔 UHMW PE试样的磨损量. 在干摩擦条件下 ,多孔试样的磨损量比普通试样高 66. 9% ,在 牛血清润滑下的磨损量比普通 UHMW PE低 46. 6%. UHMW PE 的多孔结构能够提高 UHMW PE试样表面的润滑性能 , 降低其磨损量. ( ) 关键词 : 仿生多孔 ; 超高分子量聚乙烯 UHMW PE ; 摩擦磨损性能 中图分类号 : TH 117. 3 文献标识码 : A 文章编号 : (2007) ( ) 　　超高分子量聚乙烯 UHMW PE 具有普通聚乙 节中的应用提供实验依据. 烯和其它植入人体的聚合物材料所不可 比拟的耐 1　实验部分 磨 、耐腐蚀 、自润滑以及生理适应性能等特性 , 是 目 前医学界首选 的人工髋关节材料 [ 1 ] . 临床研究表 1. 1　试样制备 明 , UHMW PE 植入人体后也会发生磨损 ,并影响置 模板 滤取法是通过物理方法制备多孔材料的 换关节的尺寸精度和装配性能 , 同时 UHMW PE 磨 方法 ,其原理是将无机填料与聚合物混合加工成型 , 屑被组织细胞吞噬或包绕而使组织细胞激活 , 引起 然后用萃取剂将填充剂萃取出来而形成多微孔结构 骨溶解和关节松动 ,给患者带来痛苦和不便 [ 2 , 3 ] . 近 的聚合物试样. 依据该工艺 ,预制粒度为 0. 15 mm [ 4 ] [ 5～7 ] ( 年来 ,研究人员采用离子注入 、复合 等方法提 的 N aC l作为填料 , 选用 3 种不同分子量 240 万 、 ) 高 UHMW PE人工关节材料的耐磨性能. 但因引入 3 13 万及 477 万 、粒度约为 0. 15 mm 的 UHMW PE 了其它物质而使其在生理环境中的行为还有待进一