210 / 2019-03-25 23:30:26

调控关节假体的摩擦膜的纳米结构以同时提高其抗磨耐腐蚀性能

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全关节置换术是目前最成功的改善膝关节或髋关节终末期骨关节病变患者生活质量的临床治疗方法。然而，从假体中释放的磨损和腐蚀产物引起的局部乃至全身不良生理反应是人工关节材料应用领域的重要挑战。在本研究中，将β-SiC纳米颗粒添加到聚醚醚酮(PEEK)材料中，详细考察了其与316L不锈钢配副在模拟体液环境下的摩擦磨损性能与摩擦电化学性能。通过表面分析技术包括光学显微镜、扫描电子显微镜，能量色散X射线谱(EDS)，X射线光电子能谱(XPS)，Raman光谱探索了磨擦副的摩擦机制。采用聚焦离子束-透射电子显微镜(FIB-TEM)表征了摩擦膜的纳米结构与元素组成。结果表明，β-SiC纳米粒子显著提高了PEEK材料的耐磨性，同时显著减轻了金属对偶的腐蚀。β-SiC纳米粒子的摩擦化学反应促进了具有复杂结构的坚固的摩擦膜的形成，提供了保护和屏蔽作用，在提高了聚合物边界润滑性能的同时，有效抑制了金属对偶的腐蚀磨损交互作用。本工作提出了一种通过调整界面纳米结构来开发高性能金属-聚合物人工关节材料的策略，该策略使设计的材料能满足人工关节更高的生物相容性与更长服役寿命的性能需求。