粘彈性對SMP正畸弓絲彈性回復(fù)力的影響研究.pdf

1、口腔正畸中，固定矯治器常用的金屬鎳鈦弓絲會釋放鎳離子，可能引起過敏，同時矯治力釋放較快。針對這一問題，提出一種聚氨酯形狀記憶聚合物弓絲。形狀記憶聚合物（SMP，Shape memory polymer）材料與形狀記憶合金(SMA，Shapememory Alloy)材料相比具有很多優(yōu)點(diǎn):耐腐蝕、形變量大、無色、良好的生物相容性，以及形狀記憶恢復(fù)溫度可在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。另外該材料容易成型，很方便通過注射、擠壓、涂覆等方法成型得到所需要的特

2、殊形狀。本文主要采用實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合的方法，研究SMP粘彈性對其正畸弓絲彈性回復(fù)力影響，探究其初步應(yīng)用于正畸矯正弓絲的可行性，所做的工作主要如下:
　　首先通過擠出成型的方法加工出聚合物弓絲，然后進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，并對應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行擬合，得到該弓絲不同溫度下的彈性模量和粘性系數(shù)，構(gòu)建材料參數(shù)與溫度之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有SMP只能描述簡單受力狀態(tài)的一維熱力學(xué)本構(gòu)方程，拓展到三維形式，基于ABAQUS的二次開發(fā)功能，對聚合物弓

3、絲進(jìn)行拉伸形變，并對聚合物弓絲完整的形狀記憶過程和形狀記憶性能進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明:在不同的應(yīng)變條件下，形狀固定率接近80％;加熱過程中應(yīng)變完全回復(fù);弓絲應(yīng)力隨著溫度的升高而減小，具有良好的形狀記憶性能，直徑為0.5mm弓絲回復(fù)力的大小在65g-120g范圍內(nèi)。
　　然后，通過實(shí)驗(yàn)和仿真的方法研究了SMP粘彈性對其正畸弓絲彈性回復(fù)力的影響并對結(jié)果進(jìn)行了分析。通過分析正畸弓絲在口腔中的約束并進(jìn)行簡化，對聚合物弓絲進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲實(shí)

4、驗(yàn)、簡支梁和懸臂梁實(shí)驗(yàn);為探究其緩慢釋放正畸力的性能進(jìn)行了應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn);并在typodont正畸模擬牙頜架上進(jìn)行了正畸效果的驗(yàn)證。結(jié)果表明:由于聚合物弓絲具有粘彈性，在簡支梁和懸臂梁實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)只有在小變形范圍內(nèi)，聚氨酯SMP弓絲的撓度變形曲線符合標(biāo)準(zhǔn)彈性桿的撓度方程;通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)得到的加載和卸載應(yīng)力-應(yīng)變曲線，發(fā)現(xiàn)由于粘彈性作用，聚氨酯SMP弓絲彈性回復(fù)力能夠緩慢釋放具有力學(xué)穩(wěn)定性;而應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)則反映了在粘彈性作用下，聚氨酯SM