人工關(guān)節(jié)材料摩擦學(xué)性能評(píng)價(jià)技術(shù)研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，人類(lèi)已進(jìn)入了高齡化社會(huì)，患有關(guān)節(jié)疾病的人數(shù)增多，對(duì)人工關(guān)節(jié)的需求相應(yīng)的日趨高漲，因此人工關(guān)節(jié)得到了廣泛使用，為許多患者減輕了痛苦，提高了他們的生活質(zhì)量。但在實(shí)際應(yīng)用中，人工關(guān)節(jié)的摩擦和磨損腐蝕問(wèn)題一直影響其植入關(guān)節(jié)的使用壽命。這些問(wèn)題的研究可以通過(guò)在模擬試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，因此發(fā)展適合的模擬試驗(yàn)機(jī)就將成為本文研究的關(guān)鍵。模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)不僅要能夠模擬真實(shí)天然關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和運(yùn)動(dòng)性能，還應(yīng)能用于人工關(guān)節(jié)的生物力學(xué)及相關(guān)材料的摩

2、擦磨損性能的研究。
　　本文自行研制了溫度可控的球盤(pán)式摩擦試驗(yàn)機(jī)和人工關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)，這兩種試驗(yàn)機(jī)可以分別評(píng)價(jià)關(guān)節(jié)材料的摩擦和磨損腐蝕特性。球盤(pán)式摩擦試驗(yàn)機(jī)可用于研究關(guān)節(jié)材料的摩擦性能，該試驗(yàn)機(jī)性能穩(wěn)定，可同時(shí)實(shí)時(shí)采集并顯示摩擦系數(shù)的變化，通過(guò)比較，可以篩選出摩擦系數(shù)小的摩擦材料配副。結(jié)合仿真分析設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了人工關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)不僅可以近似模擬關(guān)節(jié)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且可在線采集材料配副之間的電極電位，籍此研究材料的腐蝕磨損性

3、能。
　　在球盤(pán)式摩擦試驗(yàn)機(jī)上針對(duì)生理鹽水介質(zhì)的實(shí)驗(yàn)表明，陶瓷與金屬配副的摩擦系數(shù)比金屬與金屬配副的摩擦系數(shù)小，表現(xiàn)出良好的抗摩擦性能，并通過(guò)比較篩選出了摩擦系數(shù)小的氮化硅/鎳鈦合金材料，可以用來(lái)作為以后研究人員挑選關(guān)節(jié)材料配副之一。在人工關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，球與球窩接觸點(diǎn)軌跡是封閉的球面曲線，可近似模擬關(guān)節(jié)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；應(yīng)用生物機(jī)能測(cè)量?jī)x測(cè)量數(shù)據(jù)表明，不銹鋼球窩在鹽水中的電位波動(dòng)比不銹鋼球在鹽水中的電位波動(dòng)大