一、聚乙烯醇水凝胶人工关节软骨润滑体系研究（论文文献综述）
赵蔚祎,赵晓铎,张云雷,麻拴红,马正峰,蔡美荣,周峰[1]（2021）在《人工关节与仿生软骨材料的表面改性及其摩擦学研究进展》文中提出对患有严重关节疾病的患者进行人工关节置换手术,是临床上有效的治疗方案。现有的人工关节及仿生软骨制作材料主要以金属、陶瓷、聚合物材料及强韧水凝胶等为主,然而在苛刻的关节负载摩擦剪切环境下,上述材料均面临着一个共性技术问题——表面磨损严重,进而影响其使用寿命。因此,利用表面改性技术和仿生学材料设计理念,制备具有"低摩擦-高承载-长耐磨"功能一体化的新型人工关节具有重要的实际意义和工程价值。首先总结了金属、陶瓷、聚合物基硬质人工关节材料的研究和发展历程,并阐述了不同表面改性技术在提升硬质人工关节材料表面润滑和抗磨性能方面的优势。进一步,详细介绍了近年来以水凝胶基材料为代表的新型仿生关节软骨润滑材料的最新研究进展,具体包括高性能本体水凝胶与水凝胶软骨材料的表面改性,从承载和抗磨角度,强调了仿生层状结构化水凝胶材料作为新型关节软骨替代物的潜在优势。此外,结合国际上生物润滑领域最新动态,系统概述了在天然骨组织和硬质人工关节材料表面键合水凝胶润滑涂层这一新兴研究方向。最后,从材料仿生学设计和表面水润滑改性两方面,提出了新型人工关节材料未来的研究重点和发展方向。
张雪巍[2]（2021）在《仿生超分子润滑水凝胶的制备及性能研究》文中研究指明智能的刺激响应行为是生命活性和适应性的基础,生命体通过对多层次、多尺度智能响应性行为的调控来实现各项生理功能。智能响应水凝胶材料具有多种合成手段、多种刺激响应行为以及可调控和易改性的化学组成,这些特点可以为仿生摩擦学的进一步研究提供充分的选择。天然摩擦系统具有两个关键的功能:一是需要在剪切过程中承担较高的荷载;二是在剪切过程中可以提供动态的润滑功能。目前大多数仿生润滑材料研究主要集中在对高强度抗压性能和低表面摩擦系数材料的开发上,设计具有良好生物相容性、动态自修复性和具有可逆调节特性的人工润滑材料仍然是一个巨大挑战。首先,受到关节软骨生理润滑机制的启发,通过复合N-芴甲氧羰基-L-色氨酸（FT）的触变性超分子网络和聚丙烯酰胺/聚乙烯醇（PAAM/PVA）共价聚合物互穿网络结构,成功制备了剪切力响应超分子润滑水凝胶。该材料能够在保持较高力学强度（>1 MPa）的同时,实现仿关节软骨的剪切力响应超分子润滑功能。N-芴甲氧羰基-L-色氨酸超分子网络结构在附加荷载条件下发生部分凝胶-溶胶相态转变,该溶胶层可以渗出到水凝胶表面形成润滑层,从而降低材料表面的摩擦系数;同时水凝胶中共价交联的聚丙烯酰胺/聚乙烯醇互穿网络结构作为支撑骨架为水凝胶提供良好的力学性能。这种复合触变性超分子体系和共价高强度聚合物体系的制备方法,可以实现对材料润滑功能的剪切力刺激调控,为设计合成具有响应润滑特性的仿生摩擦材料提供新的策略。此外,在实际摩擦应用过程中,材料表面将不可避免地受到破坏,目前仿生自修复功能材料的设计主要致力于在静态条件下恢复相应的物理和化学特性（如机械性能,浸润性和电性能等）。然而生命系统始终处在具有活性的、动态的环境之中,各项复杂的生理功能也在动态调节过程中得以实现。如何在动态的外部环境中实现自修复功能,是仿生润滑材料研究中亟待解决的问题。在此将具有自修复功能的聚羟乙基丙烯酰胺（PHEAA）引入到剪切力响应复合体系中,可以制备一种具有动态自修复功能的剪切力响应润滑水凝胶。在剪切力作用下,触变性超分子网络和PHEAA网络可以协同发挥作用,实现动态剪切自修复功能,并且该动态的修复功能可以通过改变剪切角、剪切速率和初始载荷进行调控。修复后该复合水凝胶的力学强度最高可以恢复到原来的59%,其剪切力响应的润滑功能可以实现完全恢复。设计温度刺激响应的润滑材料也是仿生摩擦学研究中的重要问题。受生物协同设计策略的启发,采用典型的热响应明胶网络（GE）复合低分子量透明质酸（HA）作为超分子网络组分,采用明胶和丙烯酰胺共价互穿聚合物网络提供力学支撑,制备一种热响应超分子润滑水凝胶。其中透明质酸和明胶通过超分子相互作用形成凝胶网络,随着温度升高发生凝胶-溶胶转变,透明质酸和明胶从聚合物网络中释放出来,在水凝胶表面形成复合润滑层,进而改变材料表面的摩擦系数。通过改变透明质酸含量,可以对材料表面润滑性能进行调控。同时,由于明胶链段之间、明胶和透明质酸之间的超分子相互作用可以随温度变化重新构建,该水凝胶力学强度也表现出稳定的热响应可逆性。
付甜[3]（2021）在《聚合物/无机纳米杂化材料的设计制备及仿生水润滑性能》文中研究表明本论文主要综述了关节润滑及仿生水润滑材料的研究进展,人体滑液关节的超润滑性能可以启发科学家们利用先进的合成手段,发展一系列仿生聚合物基润滑剂,为骨关节炎治疗、人工关节润滑、植/介入医疗器械的润滑提供可能的解决方案,同时也可为工业水基润滑提供技术支持。此外,无机纳米材料已经广泛用于水基润滑添加剂,能够在摩擦过程中发生滚动或者滑移以实现优异的减摩抗磨性能。因此,本论文将仿生亲水性高分子与无机纳米材料有机结合,通过简单易操作、生物相容的合成方法,制备系列聚合物/无机纳米杂化润滑材料,研究其在工业水基润滑和生物润滑中的应用,主要研究内容和结果如下:1.氧化石墨烯（GO）/刷状多糖共聚物纳米组装体作为水基润滑添加剂:首先采用一步原位接枝聚合制备了刷状接枝共聚物,壳聚糖接枝聚N-异丙基丙烯酰胺（Chitosan-g-PNIPAM）,然后通过简单的非共价组装策略制备了GO/Chitosan-g-PNIPAM纳米组装体。Chitosan-g-PNIPAM对GO的非共价功能化,一方面能改善GO的分散稳定性,同时也可以增强摩擦学性能。与已有聚合物/GO纳米杂化材料相比,该方法操作简便,制备后无需分离纯化,无需使用任何有毒的试剂和有机溶剂,而且所采用的壳聚糖为可持续生物高分子,因此GO/Chitosan-g-PNIPAM是一类环境友好的纳米杂化材料。摩擦学测试表明,与纯水以及单独的GO和共聚物相比,该纳米组装体具有显着的减摩和抗磨能力,将在水基润滑领域具有广阔的应用前景。其优异润滑性能可能归功于改性GO的分散稳定性以及刷状共聚物和二维GO添加剂的协同作用。本工作利用二维材料与刷状聚合物的协同组装,为开发绿色纳米水基润滑添加剂提供了新思路。2.润滑/载药双功能纳米杂化润滑添加剂的制备及在骨关节炎治疗中的应用:多巴胺诱导丙烯酸单体自由基聚合及辅助共沉积是一项新型的表面改性方法,将该方法应用于中空介孔二氧化硅的表面功能化,制备了中空二氧化硅/聚多巴胺-聚甲基丙烯酸丙酯磺酸钾（h-SiO2/PDA-PSPMA）纳米杂化材料。h-SiO2/PDA-PSPMA中h-SiO2可用于负载治疗骨关节炎药物,外层的PDA-PSPMA具有很强的水化能力,可以赋予h-SiO2优异的水润滑性能。摩擦学测试表明,h-SiO2/PDA-PSPMA在不同摩擦基底表面都具有优异的润滑性能,摩擦系数可以低至0.015。当以关节软骨为对偶时,其润滑性能明显优于商用透明质酸,而且h-SiO2/PDA-PSPMA可以缓释具有消炎镇痛作用的双氯芬酸钠,达到同时润滑和药物递送的目的。因此h-SiO2/PDA-PSPMA有望成为一种新型的人工关节润滑和骨关节炎治疗材料。
张桂林[4]（2020）在《新型人工股骨头生物力学及摩擦性能分析》文中提出关节和关节软骨损伤是日常生活中常见的骨结构损伤,目前临床上针对这种情况最有效的治疗方法就是关节置换。本文研究所涉及的是新型人工股骨头设计和相关材料的力学特性以及摩擦学特性,并通过有限元模拟分析结构承受载荷时的受力情况以及材料内部的液相流动特性,综合分析结果对后续新型人工股骨头的改进和创新给与充分的支持。本文从天然股骨头的结构和性能出发,仿照天然股骨头的多层结构进行了仿生设计;通过对天然软骨层结构和性能的研究,选取了性能合适的人工材料来代替天然软骨的功能和构造。通过特殊的设计和选材,最终获得性能更佳的人工股骨头,期望能够提高相关患者的生活质量。针对这个目标本文从以下几个方面开展了相关研究:（1）仿照天然股骨头关节,新型人工股骨头的设计采用了类似的多层梯度设计,并且具有仿生软骨层。通过多种材料的组合,提高人工股骨头的自润滑性能、承载性能以及摩擦学性能。（2）对新型人工股骨头所涉及的材料进行性能分析。通过物理交联法和化学交联法分别制备出不同PVA浓度的聚乙烯醇水凝胶（PVA-H）,通过相关试验来验证制备方法和PVA浓度对PVA-H含水性能、浸润性能以及拉伸压缩等力学性能的影响。（3）在PVA-H性能分析基础上,对制备的碳纳米管/聚乙烯醇复合水凝胶进行相关研究。在PVA-H中掺入不同比例的多壁碳纳米管,制备成不同浓度配比的碳纳米管/聚乙烯醇复合水凝胶,通过试验来验证纳米增强相对PVA-H的性能影响,以及不同浓度配比对PVA-H的性能影响。（4）在不同的摩擦试验条件下,对比PVA-H和碳纳米管/聚乙烯醇复合水凝胶的摩擦磨损特性。（5）利用有限元分析手段进行受力以及流固耦合分析。通过对材料的属性设置（渗透率、孔隙率等）以及边界设置,通过计算机进行模拟分析,并与试验所得结果进行综合分析。最后对课题研究的内容进行总结展望,通过对研究内容的分析,指导后续的改进和创新。
刘思雨[5]（2020）在《仿贻贝构建仿生软骨/骨一体化材料及其生物摩擦学行为研究》文中研究表明人工关节置换术是临床治疗关节损伤的有效方法之一,但目前传统的人工关节存在着磨损严重以及无菌性松动等问题。近几年,一种新型的人工软骨置换材料:聚乙烯醇（PVA）水凝胶和PVA基复合材料,被学者们广泛研究。但PVA水凝胶与硬质基底之间的结合强度低以及PVA水凝胶力学强度不足是限制其应用于人工关节置换的两大主要问题,因此构建高强度、耐摩擦的PVA复合水凝胶仿生关节软骨材料以及和高结合强度的仿生关节软骨/骨一体化材料具有重要意义。本文基于贻贝灵感的启发,采用冷冻解冻、退火等技术,在聚多巴胺修饰的激光钛合金表面构建仿贻贝高强度PVA/HA/PAA/PDA复合水凝胶,得到仿贻贝仿生软骨/骨一体化材料。仿生软骨材料（高强度PVA/HA/PAA/PDA复合水凝胶）呈三维多孔网络结构,具有较好的亲水性、溶胀性和较高的含水率。聚多巴胺（PDA）纳米颗粒提高了仿生软骨材料的均匀致密性。PDA纳米颗粒能够显着提高仿生软骨材料的力学性能。仿生软骨材料的拉伸强度达到9.963MPa,延伸率为666.689%,在大载荷下依然有较好的抗蠕变能力。仿生软骨材料在低应变阶段有较好的弹性回复能力,在频率变化时能抵消冲击,即使温度升高也能保持良好的弹性和热稳定性。仿贻贝化学粘附协同激光机械嵌合的方法能够有效提高仿生软骨材料与硬质骨基底之间的结合强度,起到类似贻贝足丝蛋白粘附功能的作用。仿生软骨材料与硬质骨基底之间的结合强度达到52.68MPa,剥离试验中仿生软骨材料与硬质骨基底之间的界面韧性达到3.9×103J/m2。滑动摩擦实验表明,PDA纳米颗粒能够增大仿生软骨材料的变形抗力,降低水凝胶摩擦系数,仿生软骨材料的滑动摩擦符合经典的水凝胶吸附-排斥模型。扭动摩擦实验表明,仿生软骨材料的摩擦扭矩随着法向载荷的增大而增大,而当量摩擦系数反而随之减小,其摩擦扭矩随着扭动角度的增加而增大,摩擦初始阶段,摩擦界面表现为完全滑移状态,摩擦界面随着循环周期的增加逐渐变为粘滑混合状态。摆动摩擦实验表明,法向载荷增大,仿生软骨材料的摆动摩擦系数表现出先减小后增大的趋势,其摩擦系数随着摆动角度的增大而增加。该论文有图64幅,表9个,参考文献96篇。
张爽[6]（2020）在《响应水凝胶润滑性能和力学性能调控》文中研究指明智能响应水凝胶将外部刺激作为触发条件,具有独特的响应性,在生物医药领域具有广泛应用前景。尤其是仿生智能水凝胶以其接近人体环境要求的独特性,在药物控释、组织工程及生物芯片等领域受到极大的关注。关节在发生病变时关节表面摩擦增大且滑液的pH值相对于正常体液略微偏酸,因此,设计温和pH响应高强度润滑水凝胶对人工关节替代材料的开发具有重要指导意义。首先,本论文设计制备一种pH响应高强度复合水凝胶,由pH响应的壳聚糖超分子水凝胶与高强度的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸/聚丙烯酰胺双网络水凝胶结合制得。复合水凝胶处在pH为7.4环境中,壳聚糖超分子网络发生组装,凝胶体系处于“不润滑”状态;当其处于pH为6.0环境中时,壳聚糖超分子网络发生凝胶-溶胶转换,解组装的壳聚糖溶胶在复合水凝胶表面形成润滑层,实现对水凝胶表面润滑性能的调控;同时pH响应复合水凝胶又具有很高的机械强度和响应可逆性,为人工关节替代材料制备提供一种新的思路。生物力学刺激可以引起肝星形细胞在静止和活化表型之间发生转变。因此,从外部力学性能调控角度出发,协同生物化学因素,设计制备离子响应力学性能可调的复合水凝胶,对调控肝星型细胞的生物功能有着重要的意义。该复合水凝胶以共价交联的壳聚糖网络为支撑,在其中引入具有离子响应的纤连蛋白功能化壳聚糖超分子水凝胶。超分子网络在锌离子作用下发生组装,复合水凝胶力学强度与刺激肝星形细胞活化所需力学强度相符;在铁离子作用下发生解组装,复合水凝胶力学强度与使肝星形细胞处于静止表型的力学强度相符。因此离子响应力学性能可调水凝胶可作为肝星形细胞活化体外研究模型。综上,本论文通过引入pH或离子响应因素设计制备仿生智能水凝胶。pH响应水凝胶可在温和pH范围内发生刺激响应,实现水凝胶表面润滑性能调控,为人工关节制备提供新方法;离子响应水凝胶在离子种类发生改变时力学性能发生相应变化,与肝星型细胞活化或静止所需力学区间相符,为肝纤维化体外活化研究模型设计提供了可行途径。
吴明锦[7]（2020）在《基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究》文中研究表明关节软骨作为人体关节处的重要组成部分,具有低弹性模量、高可变形性、优良的润滑和耐磨特性,可以有效减缓冲击、吸收振荡。由于人工髋/膝关节是人体承载最大的生物摩擦副,关节软骨要承受人体关节运动所致的周而复始的摩擦,使其不断的磨损和退化,导致骨关节炎疾病的发生,最终只能依靠人工关节置换重建关节功能。目前人工植入假体的接触形式主要以“硬-硬”和“硬-软”为主,存在耐磨性不够高等问题,迫切需要对天然关节软骨的结构和力学性能进行系统研究,从而为构建仿生关节软骨材料奠定基础。因此,本论文主要基于对天然关节软骨分层结构研究,仿生设计具有定向结构的仿生关节软骨材料,这对于解决现有人工关节材料的磨损,提高其使用寿命具有重要的研究意义。本文以牛膝关节软骨为研究对象,开展其静态力学、动态力学及生物摩擦学性能研究,分析软骨接触界面摩擦润滑机理,探究关节软骨的多层结构与其软骨力学承载的关系。结果表明,载荷越大,关节软骨应变速率越快,应变量越大;摩擦系数随载荷的增大呈现先减小后增大再减小的趋势。“硬-软”接触条件下,加载速度越大,变形率越大,在加载速度为0.3mm/s时,关节软骨围限压缩条件下浅表层的变形率可达80%;在相同的加载速度下,关节软骨不同层区的变形率不同,浅层区变形最大,中间层次之,深层区变形最小。对比非围限循环压缩试验,关节软骨在围限压缩时,各层区的变形率都比较大,而且关节软骨变形过程存在变形不连续性。基于对天然关节软骨分层结构的研究,仿生设计并制备了具有定向结构的仿生关节软骨水凝胶材料,探究了纳米粒子方向性分布对定向结构水凝胶静态和动态力学性能的影响。结果表明:定向结构水凝胶中Fe3O4纳米粒子竖直或水平分布时,Fe3O4纳米粒子含量越低,抗拉强度越高,最大可达2.209MPa,压缩弹性模量越低,蠕变量越大。Fe3O4纳米粒子含量相同时,竖直分布的定向结构水凝胶压缩弹性模量高于水平分布的,抗拉强度和蠕变量低于水平分布的。循环压缩条件下,Fe3O4纳米粒子含量相同时,水平分布的定向结构水凝胶变形率最大,最大可为45%,杂乱分布次之,垂直分布的变形率最小;Fe3O4纳米粒子分布方向相同时,含量越高,变形率越小。相对于非围限压缩,定向结构水凝胶在围限压缩时变形率都较大,而且变形连续。这表明,垂直分布的Fe3O4纳米粒子具有支撑作用,可用于减缓冲击、抵抗变形。
赵晓铎[8]（2020）在《聚醚醚酮表面仿生承载润滑层的构建及其摩擦性能》文中指出聚醚醚酮（PEEK）是一种性能优异的半结晶态高分子材料,具有耐高温、无毒、生物相容性好等优点,目前被认为是一种在人工关节领域中极具应用前景的制作材料。但是PEEK本身存在表面润湿性差、纯PEEK材料在液体润滑条件下摩擦系数较高等缺点,严重制约了其在临床中的应用。因此,如何改善PEEK的表面润湿性和摩擦学性能是一个亟待解决的基础性课题。针对该问题,本文从天然关节润滑系统的组成结构和润滑机制入手,利用仿生设计思路,通过探寻简便有效的表面改性方法,以达到提高PEEK表面润湿性和承载润滑性能的目的,为开发新型人工关节提供理论依据。具体研究工作从以下几个方面展开:（1）受天然关节软骨表面生物大分子所组成的刷状结构及其减摩润滑作用的启发,本文中使用紫外光辐照引发接枝聚合的方法,选用亲水性单体丙烯酸（AA）,将AA接枝到经打磨后的PEEK表面。结果表明,AA单体溶液浓度和辐照时间对所制得AA-g-PEEK样品的性能具有较大影响。使用优选的接枝参数（AA单体溶液浓度为1.00 mol/L,辐照时间为30分钟）所制得的样品,在去离子水中进行载荷为2N的球-盘式旋转摩擦测试时,摩擦系数可降低至0.021。此外,本文中使用相同方法在PEEK表面接枝了两性离子聚合物刷N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N,N-二甲基-N-丙烷磺酸内盐（MPDSAH）和中性聚合物刷丙烯酰胺（AM）,探讨了不同种类聚合物刷在不同润滑液中对摩擦系数的影响。（2）在天然关节润滑系统中,一层软质的软骨覆盖在硬质骨头表面,是一种具有“软表面-硬基底”的分层结构。受此结构启发,本文中将PEEK磺化处理、紫外光辐照引发接枝聚合和冷冻-解冻法制备水凝胶的方法相结合,在PEEK表面构建了一层软质聚乙烯醇（PVA）水凝胶层。PEEK表面经磺化处理后,原有形貌被破坏,所得磺化PEEK（SPEEK）表面出现了三维互穿的孔洞结构,可起到储存凝胶溶液的作用。向SPEEK表面引入羧基基团后,通过羧基与PVA中的羟基基团形成氢键、以及SPEEK表面微孔储存凝胶的方法实现了对PVA水凝胶层的固定,最终在PEEK上构筑了“表面PVA凝胶层-SPEEK多孔层-硬质PEEK基底”的“软-硬”复合分层结构。该结构不仅具有极好的亲水性（接触角可降低至7°）,在去离子水中进行球-盘式往复摩擦测试时也表现出了与天然关节相类似的润滑机制:覆盖在PEEK表面的PVA水凝胶层起到了减摩润滑的作用,硬质PEEK基底起到了承载的作用。在8 N载荷下进行往复式摩擦实验时,摩擦系数仅为0.050,并且在整个实验过程中保持稳定。（3）为增加PEEK表面水凝胶层与基底之间的结合力,本文中首先使用紫外光辐照引发接枝聚合和紫外光共聚交联水凝胶的方法在PEEK表面制备了一层具有化学交联结构的AA-AM水凝胶层,随后将该样品浸泡到含有铁离子的水溶液中,铁离子会与表层水凝胶中的羧基形成配位键,从而构成了第二层物理交联网络,最终在PEEK表面构建了一层通过化学键锚固的双交联水凝胶层,并且可以通过改变制胶时所用隔板厚度的方法来实现对水凝胶层厚度的调控。使用浓度为0.60 mol/L AA和3.00 mol/LAM的凝胶溶液,在PEEK表面构筑了厚度为0.31 mm的AA-AM双交联水凝胶层后,在去离子水中进行往复式摩擦测试时表现出稳定的摩擦系数,载荷为8 N时摩擦系数为0.066。所得磨痕表面上并未出现凝胶的损失,凝胶层仅发生了一定的挤压变形。磨痕在水中浸泡一段时间后,表现出一定的自恢复性能。在此基础上,使用模板-滤取法在水凝胶表面构建了微孔结构,这种具有表面多孔结构的水凝胶层在摩擦测试中可以吸收、储存更多的润滑液,在小载荷下（2N）摩擦系数可低至0.033。（4）结合激光表面织构化（LST）、紫外光共聚交联水凝胶的方法,在PEEK表面构建了“软质凝胶层-多孔储胶层-硬质基底层”的分层结构,从结构上实现了对天然关节的仿生设计。本文中使用LST的方法在PEEK表面制备了具有相同孔径（200 μm）、不同面密度的圆形孔洞结构,通过这种方法制得的表面织构具有高度的可控制性,所得微孔的形状、孔径基本一致。PEEK表面仅具有微孔织构时就能起到一定的减摩作用,随着面密度的增加,摩擦系数逐渐降低。当载荷为8 N时,面密度为35%的LST样品在水润滑条件下获得了最低的摩擦系数,摩擦系数为0.087。此外还设计了一种新型MPDSAH-AA-AM双交联水凝胶,并将该水凝胶层固定到具有表面织构的PEEK基底上。PEEK表面织构孔洞的存在可增大凝胶液体与基底之间的接触面积,起到储存凝胶的作用。在去离子水中经过60分钟的长时间高载荷（8 N）往复摩擦测试后,摩擦系数为0.061,表面只出现了轻微的磨痕,表现出了良好的耐磨性。
周黄捷[9]（2020）在《仿生PVA基软骨修复体的制备及摩擦学性能研究》文中指出关节软骨是关节中最重要的功能性结缔组织,在运动时提供良好的机械支持和润滑减磨功能。然而,由于其无血管、神经和淋巴组织,一旦发生损伤,基本无法自我修复。聚乙烯醇（PVA）水凝胶被认为是最有前景的人工合成软骨修复材料之一,具有与天然软骨相似的物理化学特性。传统PVA水凝胶在力学、摩擦学性能方面的不足是限制其临床应用的重要因素。本研究首先模仿“软骨-软骨下骨”结构,以高机械性能的聚醚醚酮（PEEK）为基底,通过激光打孔、磺化处理在其表面成功浇铸一层PVA水凝胶,制备PVA-LSPEEK水凝胶材料;其次,以硼酸（BA）为交联剂,聚乙二醇（PEG）为添加物,采用浇铸-干燥工艺,制备双层结构PVA-BA/PEG水凝胶。对于制备的PVA基水凝胶软骨修复体,主要研究其溶胀性能、润湿行为、力学性能和摩擦学性能,并分析了水凝胶成分、结构、微观形貌与力学、摩擦学性能之间的关系。PVA-LSPEEK具有极其光滑的表面和良好的润湿性能,其粗糙度约0.079μm,接触角约26°;激光打孔及磺化处理形成了多孔结构和氢键效应,使得PVA水凝胶层与PEEK基底之间表现出优异的结合性能,其结合强度等级为0级。“软-硬复合”结构实现了高承载与低摩擦的完美组合。在水润滑的条件下显示出良好的润滑性能,摩擦系数最低可至0.04。LSPEEK具有很强的机械支撑作用,在高载下可分担载荷,从而保证水凝胶材料稳定的摩擦系数。PVA-BA/PEG水凝胶在浇铸-干燥后呈上下两层结构,其紧密上层覆盖在多孔的高含水水凝胶块。层与层之间结合紧密,避免异质材料的结合问题。BA和PVA之间的络合作用可形成“硬相颗粒”,大大增强了聚合物网络。当聚合物浓度为18 wt%,BA含量为1.4 wt%时,水凝胶的力学性能最佳,拉伸强度可达4.41 MPa,断裂伸长率为573%。得益于高亲水PEG的加入,PVA-BA/PEG水凝胶的含水量近70%。上层水凝胶提供了低渗透性和高弹性模量表面,可抵抗摩擦过程中的变形,而下层通过间隙水渗出来消耗负载。在小牛血清中,PVA-BA/PEG水凝胶表现出良好的润滑性能,其摩擦系数最低可至0.03。此外,许多重建的动态配位键可以促进水凝胶摩擦后的变形恢复。
毛佳恒[10]（2019）在《仿生人工关节材料制备与界面性能研究》文中研究表明仿生学已成为科研工作者开发新材料,提出新构想和解决工程技术疑难问题最主要的创新来源。人体关节系统匹配人体活动产生极其复杂的功能,软硬界面性能对维持关节功能正常运行尤为重要。水凝胶具有独特的高含水量三维网络结构是制造功能性生物材料的理想材料。聚醚醚酮（PEEK）具有优异的机械性能和生物力学相容性,已成为人工关节材料研究热点之一。本文通过仿生学的策略,从人体关节微观结构组成出发,自下而上制备了多层仿生关节结构材料。通过简单的磺化处理工艺将惰性PEEK高分子聚合物表面组成与结构活化,构建疏松多孔的仿生骨小梁结构。在此基础上,采用紫外诱导表面自引发接枝聚合技术在PEEK表面接枝固化交联互穿凝胶网络,结合聚乙烯醇（PVA）可逆物理交联水凝胶成型工艺,实现了 PVA与紫外固化凝胶和疏水PEEK界面间的牢固连接。通过SEM和能谱仪等检测手段对仿生关节断面微观组织和成分进行表征分析,并采用胶粘剂搭接剪切强度和弹性体与被黏附物界面剥离强度测试方法,对制备的三层仿生关节材料界面性能进行测试,系统研究了胶体乳液成分配比对仿生关节材料界面强度的影响。1.通过对人体运动关节复杂精密的多尺度结构的研究,提炼出有助于仿生关节制备有用信息,从结构仿生和材料仿生的角度出发,设计出软硬界面相结合的多层梯度复合材料方式,使其具有抗冲击,低摩擦的力学性能,构建出仿生关节结构的物理模型。2.通过湿化学的简易方法对PEEK表面进行磺化处理。ATR-IR和接触角分析表明,亲水性磺酸基团S03H成功引入到疏水惰性的PEEK聚合物链上,水接触角最高降低26.5%。金相显微形貌和SEM对磺化PEEK宏观和微观结构表征结果表明,S03H基团不仅极大的改变了 PEEK链上的化学组成,更形成多尺度网络微孔结构。磺化膜表面微米级的柱形孔洞结构和纳米尺度的圆孔互传网络共同作用下使表面产生浸润能力。正是这种与关节骨小梁相似的多孔物理结构和亲水化学成分共同作用下提高PEEK材料的亲水性能。具有仿生多孔骨小梁结构的最佳制备工艺为磺化处理10分钟。3.设计可行的紫外辐照装置,通过紫外固化胶体乳液于磺化PEEK表面形成接枝固化弹性体过渡层,仿生关节结构制备水凝胶粘接PEEK仿生人工关节材料。仿生人工关节材料界面剪切强度测试表明,紫外辐照固化后的胶体乳液中硅烷偶联剂有显着性影响,当硅烷偶联剂浓度较高时,PEEK基材界面剪切破坏发生在磺化膜层的内部,可与PEEK形成牢固的粘接,最优胶体质量配比为5%硅烷偶联剂,9%PVA,剪切强度达到5.28 MPa。水凝胶在仿生人工关节材料上的界面剥离强度随着复配乳液中PVA浓度的提高而增强,而偶联剂的用量与PVA胶体浓度协同作用下显着改变了界面上水凝胶的剥离强度,4.采用紫外诱导组装制备法,于基材表面形成蠕虫状胶束串褶皱图案,仿生构建钙化软骨粘接过渡层。通过SEM和EDS测试分析仿生关节结构和成分,并对可能的反应机理进行讨论。仿生人工关节材料的界面强度测试结果表明,PVA浓度对界面粘接强度影响最大,胶体乳液最优质量配比组合为7%PVA、2%丙烯酰胺（Am）、3%硅烷偶联剂。硅烷偶联剂同时是影响仿生关节材料界面粘接强度的重要影响因素,显着提高了仿生关节材料的结构强度和耐水强度,Am单体与硅烷偶联剂交联后与PVA形成网络互穿结构增强了界面上的黏附功,水凝胶粘接界面剥离强度的最优胶体质量配比为3%硅烷偶联剂、10%Am、7%PVA,最大界面剥离强度可达1113.8N/m,其强度和软骨与骨的界面韧性相当。图:[34];表:[8];参考文献:[104]
二、聚乙烯醇水凝胶人工关节软骨润滑体系研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、聚乙烯醇水凝胶人工关节软骨润滑体系研究（论文提纲范文）
（1）人工关节与仿生软骨材料的表面改性及其摩擦学研究进展（论文提纲范文）
| 1 硬质人工关节替换材料 |
| 1.1 金属材料人工关节 |
| 1.2 陶瓷材料人工关节 |
| 1.3 高分子人工关节 |
| 2 水凝胶仿生关节软骨材料及其表面润滑改性 |
| 2.1 高性能本体水凝胶软骨材料 |
| 2.2 水凝胶软骨材料的表面润滑改性 |
| 3 组织及人工关节材料表面键合水凝胶润滑涂层 |
| 4 结语 |
（2）仿生超分子润滑水凝胶的制备及性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 仿生润滑材料研究进展 |
| 1.2.1 仿生材料 |
| 1.2.2 仿生润滑材料 |
| 第三节 关节软骨的生理润滑机制及其仿生研究进展 |
| 1.3.1 关节软骨的生理结构和功能 |
| 1.3.2 关节软骨的润滑机制模型 |
| 1.3.3 关节软骨仿生水凝胶材料的研究进展 |
| 第四节 选题目的与主要研究内容 |
| 第二章 剪切力响应超分子润滑水凝胶的制备及性能研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 实验部分 |
| 2.2.1 仪器和药品 |
| 2.2.2 水凝胶制备方法 |
| 2.2.3 仪器表征 |
| 第三节 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 水凝胶的合成和基本理化性质表征 |
| 2.3.2 水凝胶表面的剪切力响应润滑特性 |
| 2.3.3 水凝胶剪切力响应前后荧光光谱和力学强度变化 |
| 2.3.4 水凝胶细胞毒性测试 |
| 第四节 本章小结 |
| 第三章 动态自修复剪切力响应超分子润滑水凝胶的制备和性能研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 实验部分 |
| 3.2.1 仪器和药品 |
| 3.2.2 水凝胶制备方法 |
| 3.2.3 仪器表征 |
| 第三节 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 水凝胶的合成和基本理化性质表征 |
| 3.3.2 水凝胶表面的剪切力响应润滑特性 |
| 3.3.3 水凝胶在静态和动态剪切条件下力学强度的自修复 |
| 3.3.4 水凝胶静态和动态剪切条件下润滑功能的自修复 |
| 第四节 本章小结 |
| 第四章 温度响应超分子润滑水凝胶的制备及性能研究 |
| 第一节 引言 |
| 第二节 实验部分 |
| 4.2.1 仪器和药品 |
| 4.2.2 水凝胶制备方法 |
| 4.2.3 仪器表征 |
| 第三节 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 水凝胶的合成和基本理化性质表征 |
| 4.3.2 水凝胶的温度响应行为 |
| 4.3.3 温度对水凝胶表面润滑行为的调控 |
| 第四节 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 第一节 全文总结 |
| 第二节 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读学位期间取得学术成果 |
| 致谢 |
（3）聚合物/无机纳米杂化材料的设计制备及仿生水润滑性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 生物润滑 |
| 1.2.1 天然关节结构 |
| 1.2.2 关节润滑系统 |
| 1.2.3 人工关节的摩擦与润滑 |
| 1.3 仿生合成润滑剂研究进展 |
| 1.3.1 “刷”型聚合物仿生润滑剂 |
| 1.3.2 微凝胶类仿生润滑剂 |
| 1.3.3 润滑/载药一体化仿生润滑剂 |
| 1.4 水基润滑 |
| 1.4.1 纳米颗粒作为水基润滑添加剂 |
| 1.4.2 离子液体水基润滑添加剂 |
| 1.4.3 表面活性剂作为水基润滑添加剂 |
| 1.4.4 水基润滑机理 |
| 1.5 本论文选题依据及研究内容 |
| 第二章 氧化石墨烯/刷状多糖共聚物纳米杂化材料作为水基润滑添加剂 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂与仪器 |
| 2.2.2 测试表征 |
| 2.2.3 实验样品的处理 |
| 2.2.4 Chitosan-g-PNIPAM刷状共聚物的合成 |
| 2.2.5 GO/Chitosan-g-PNIPAM纳米复合材料的制备 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 化学组成表征 |
| 2.3.2 GO/Chitosan-g-PNIPAM的形貌表征 |
| 2.3.3 GO/Chitosan-g-PNIPAM的稳定性评价 |
| 2.3.4 GO/Chitosan-g-PNIPAM的摩擦学性能研究 |
| 2.3.5 摩擦磨损机理研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 润滑/载药双功能纳米杂化材料的制备及性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂与仪器 |
| 3.2.2 测试表征 |
| 3.2.3 空心二氧化硅微球(h-SiO_2)的制备 |
| 3.2.4 h-SiO_2/PDA-PSPMA纳米颗粒的制备 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 化学组成表征 |
| 3.3.2 形貌表征 |
| 3.3.3 水合粒径及Zeta电位测试 |
| 3.3.4 比表面及孔隙分析 |
| 3.3.5 摩擦性能评估 |
| 3.3.6 药物负载及缓释性能研究 |
| 3.3.7 生物相容性测试 |
| 3.3.8 润滑机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及硕士期间研究成果 |
（4）新型人工股骨头生物力学及摩擦性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 人工关节材料的发展 |
| 1.4.1 医用不锈钢 |
| 1.4.2 钛合金材料 |
| 1.4.3 生物陶瓷材料 |
| 1.5 研究的主要内容 |
| 2 新型人工股骨头仿生设计基础研究 |
| 2.1 人体关节系统 |
| 2.2 关节软骨系统 |
| 2.2.1 软骨的成分与结构 |
| 2.2.2 关节软骨的力学性能 |
| 2.3 人工关节仿生设计研究 |
| 2.3.2 人工关节结构设计 |
| 2.4 新型人工股骨头设计思路和仿生模型 |
| 2.4.1 新型人工股骨头的设计思路 |
| 2.4.2 新型人工股骨头仿生模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 PVA基复合水凝胶性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验过程 |
| 3.2.1 原材料的准备 |
| 3.2.2 聚乙烯醇水凝胶的制备 |
| 3.2.3 PVA-MWNTs复合水凝胶的制备 |
| 3.2.4 分析测试方法 |
| 3.3 聚乙烯醇水凝胶的性能研究 |
| 3.3.1 聚乙烯醇水凝胶材料表面观察 |
| 3.3.2 对含水率影响因素的分析 |
| 3.3.3 浸润性能测试 |
| 3.3.4 对力学性能性能影响因素的分析 |
| 3.4 PVA-MWNTs复合水凝胶性能研究 |
| 3.4.1 PVA-MWNTs复合水凝胶材料表面观察 |
| 3.4.2 纳米增强相对聚乙烯醇复合水凝胶的含水性能的影响 |
| 3.4.3 纳米增强相对聚乙烯醇复合水凝胶浸润性能的影响 |
| 3.4.4 纳米增强相对聚乙烯醇复合水凝胶力学性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 PVA基复合水凝胶材料摩擦性能研究 |
| 4.1 试验设备与材料 |
| 4.2 试验步骤及方法 |
| 4.3 PVA基复合水凝胶滑动摩擦性能分析 |
| 4.3.1 润滑条件对摩擦性能的影响 |
| 4.3.2 载荷对摩擦性能的影响 |
| 4.3.3 滑动速度对摩擦性能的影响 |
| 4.3.4 长期摩擦对摩擦性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 力学承载有限元分析 |
| 5.1 有限元分析简介 |
| 5.2 建立新型人工股骨头模型 |
| 5.2.1 模型部件的创建 |
| 5.2.2 分析步与边界条件的创建 |
| 5.3 新型人工股骨头结构力学分析 |
| 5.3.1 网格划分 |
| 5.3.2 创建提交作业 |
| 5.3.3 求解结果及分析 |
| 5.4 新型人工股骨头仿软骨层的液相流动分析 |
| 5.4.1 模型的创新创建 |
| 5.4.2 渗透性属性的重新设定 |
| 5.4.3 创建分析步和相互作用 |
| 5.4.4 网格划分和提交作业 |
| 5.4.5 求解结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文及申请的专利 |
（5）仿贻贝构建仿生软骨/骨一体化材料及其生物摩擦学行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 人工关节软骨 |
| 1.3 PVA水凝胶 |
| 1.4 水凝胶与硬质基底结合的研究现状 |
| 1.5 当前研究存在的不足 |
| 1.6 研究内容 |
| 2 仿生关节软骨/骨一体化材料的制备及实验方法 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 聚多巴胺纳米颗粒的制备及微观形貌表征 |
| 2.4 高强度PVA/PAA/HA/PDA复合水凝胶的制备及性能表征 |
| 2.5 仿生关节软骨/骨一体化材料的制备及基底性能表征 |
| 2.6 仿生关节软骨/骨一体化材料的结合性能测试 |
| 2.7 仿生关节软骨/骨一体化材料的摩擦学性能研究 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 仿生关节软骨材料的性能表征 |
| 3.1 聚多巴胺颗粒微观形貌分析 |
| 3.2 仿生关节软骨材料的基本性能表征 |
| 3.3 仿生关节软骨材料的拉伸性能分析 |
| 3.4 仿生关节软骨材料的压缩性能分析 |
| 3.5 仿生关节软骨材料的蠕变性能分析 |
| 3.6 仿生关节软骨材料的动态流变性能分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 仿生关节软骨/骨一体化材料的界面结合性能研究 |
| 4.1 仿生关节软骨/骨一体化材料基底的润湿性 |
| 4.2 仿生关节软骨/骨一体化材料的界面结合强度 |
| 4.3 仿生关节软骨/骨一体化材料的界面结合机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 仿生关节软骨/骨一体化材料的生物摩擦学行为研究 |
| 5.1 仿生关节软骨/骨一体化材料的滑动摩擦学行为研究 |
| 5.2 仿生关节软骨/骨一体化材料的扭动摩擦学行为研究 |
| 5.3 仿生关节软骨/骨一体化材料的摆动摩擦学行为研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）响应水凝胶润滑性能和力学性能调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 水凝胶 |
| 1.2 智能响应水凝胶 |
| 1.2.1 pH响应水凝胶 |
| 1.2.2 离子响应水凝胶 |
| 1.2.3 温度响应水凝胶 |
| 1.2.4 光响应水凝胶 |
| 1.3 水凝胶应用于表面润滑 |
| 1.4 水凝胶应用于体外研究模型构建 |
| 1.5 本论文选题及设计思路 |
| 第二章 PH响应水凝胶润滑性能的调控 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 药品与仪器 |
| 2.3 实验过程 |
| 2.3.1 壳聚糖超分子水凝胶的制备 |
| 2.3.2 水凝胶的制备 |
| 2.3.3 壳聚糖超分子水凝胶流变性能 |
| 2.3.4 水凝胶含水率的测定 |
| 2.3.5 切断实验 |
| 2.3.6 摩擦实验 |
| 2.3.7 水凝胶形貌表征 |
| 2.4 结果与讨论 |
| 2.4.1 超分子水凝胶流变性能表征 |
| 2.4.2 水凝胶力学性能表征 |
| 2.4.3 水凝胶摩擦性能表征 |
| 2.4.4 水凝胶表面形貌表征 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 离子响应水凝胶力学性能的调控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仪器与药品 |
| 3.3 实验过程 |
| 3.3.1 纤连蛋白功能化壳聚糖溶液的制备 |
| 3.3.2 离子响应水凝胶的制备 |
| 3.3.3 核磁分析 |
| 3.3.4 水凝胶溶胀性能表征 |
| 3.3.5 水凝胶红外表征 |
| 3.3.6 水凝胶流变性能表征 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 核磁分析 |
| 3.4.2 离子响应水凝胶溶胀性能分析 |
| 3.4.3 离子响应水凝胶红外分析 |
| 3.4.4 离子响应水凝胶力学性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 总结 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士期间发表文章 |
| 致谢 |
（7）基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 2 牛膝关节软骨的力学及生物摩擦学实验研究 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 关节软骨的蠕变实验 |
| 2.4 关节软骨接触界面间的生物摩擦学实验 |
| 2.5 小结 |
| 3 牛膝关节软骨不同层区的动态力学性能研究 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 非围限压缩对关节软骨不同层区动态行为的影响 |
| 3.4 围限压缩对关节软骨不同层区动态行为的影响 |
| 3.5 非围限压缩和围限压缩条件下关节软骨变形率对比研究 |
| 3.6 关节软骨动态力学性能的有限元模拟 |
| 3.7 小结 |
| 4 定向结构水凝胶的仿生制备及性能表征 |
| 4.1 实验材料 |
| 4.2 定向结构水凝胶的制备 |
| 4.3 定向结构水凝胶形貌表征及性能测试 |
| 4.4 定向结构水凝胶的形貌分析及基本性能研究 |
| 4.5 小结 |
| 5 定向结构水凝胶的动态力学性能研究 |
| 5.1 实验材料 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 非围限压缩对定向结构水凝胶动态行为的影响 |
| 5.4 围限压缩对定向结构水凝胶动态行为的影响 |
| 5.5 非围限和围限压缩条件下定向结构水凝胶变形率对比研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 全文结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）聚醚醚酮表面仿生承载润滑层的构建及其摩擦性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 天然关节润滑系统与人工关节简介 |
| 1.2.1 天然关节整体结构 |
| 1.2.2 关节软骨 |
| 1.2.3 关节滑液 |
| 1.2.4 关节润滑机制 |
| 1.2.5 人工关节简介 |
| 1.3 材料表面改性技术简介 |
| 1.3.1 表面接枝 |
| 1.3.2 表面涂层 |
| 1.3.3 表面织构 |
| 1.4 水凝胶 |
| 1.4.1 聚乙烯醇水凝胶 |
| 1.4.2 纳米复合水凝胶 |
| 1.4.3 双网络水凝胶 |
| 1.4.4 双交联水凝胶 |
| 1.4.5 水凝胶的摩擦学研究 |
| 1.5 聚醚醚酮及其改性方法简介 |
| 1.5.1 共混改性 |
| 1.5.2 表面改性 |
| 1.6 选题依据及研究内容 |
| 1.6.1 选题意义 |
| 1.6.2 研究方案和内容 |
| 2 PEEK表面紫外光辐照引发接枝聚合物刷 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料与试剂 |
| 2.2.2 样品制备方法 |
| 2.2.3 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 PEEK表面紫外光辐照引发接枝聚合物刷机理 |
| 2.3.2 表面红外光谱表征 |
| 2.3.3 接枝率 |
| 2.3.4 表面接触角测试 |
| 2.3.5 摩擦系数测试 |
| 2.3.6 PEEK表面接枝不同种类聚合物刷及其对摩擦系数的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 PEEK表面构建PVA水凝胶润滑层 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料与试剂 |
| 3.2.2 样品制备方法 |
| 3.2.3 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 磺化聚醚醚酮(SPEEK)的形成机理 |
| 3.3.2 PVA/AA-g-SPEEK的制备及形成机理 |
| 3.3.3 表面红外光谱表征 |
| 3.3.4 表面XRD表征 |
| 3.3.5 表面形貌表征 |
| 3.3.6 表面接触角测试 |
| 3.3.7 摩擦系数测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 PEEK表面化学键合AA-AM双交联水凝胶润滑层 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料与试剂 |
| 4.2.2 样品制备方法 |
| 4.2.3 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 PEEK表面化学键合AA-AM双交联水凝胶层的形成机理 |
| 4.3.2 AA-AM双交联水凝胶层中AA、AM配比对摩擦系数的影响 |
| 4.3.3 AA-AM双交联水凝胶层的厚度对摩擦系数的影响 |
| 4.3.4 AA-AM双交联水凝胶层的表面形貌对摩擦系数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 PEEK表面激光织构化(LST)与LST/水凝胶润滑层 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料与试剂 |
| 5.2.2 样品制备方法 |
| 5.2.3 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 PEEK表面化学键合MPDSAH-AA-AM双交联水凝胶层的水润滑性能 |
| 5.3.2 PEEK表面织构参数对摩擦系数的影响 |
| 5.3.3 LST/双交联水凝胶层的水润滑性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）仿生PVA基软骨修复体的制备及摩擦学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 关节软骨结构与功能 |
| 1.2 关节软骨损伤及修复材料 |
| 1.2.1 天然生物材料 |
| 1.2.2 人工合成材料 |
| 1.2.3 复合材料 |
| 1.3 水凝胶关节软骨修复材料 |
| 1.3.1 水凝胶的特征 |
| 1.3.2 聚乙烯醇(PVA)水凝胶 |
| 1.4 PVA水凝胶的物理改性 |
| 1.4.1 与无机材料复合 |
| 1.4.2 与聚合物复合 |
| 1.4.3 与生物活性分子复合 |
| 1.5 PVA水凝胶的化学改性 |
| 1.5.1 接枝改性 |
| 1.5.2 辐照改性 |
| 1.6 双层结构的软骨修复材料 |
| 1.7 本论文的研究目的、意义及主要内容 |
| 1.7.1 本论文的研究目的和意义 |
| 1.7.2 本论文的主要研究内容 |
| 2 实验条件及方法 |
| 2.1 研究技术路线 |
| 2.2 实验材料和仪器 |
| 2.2.1 主要材料和试剂 |
| 2.2.2 主要仪器和设备 |
| 2.3 微观结构分析方法 |
| 2.3.1 微观形貌分析 |
| 2.3.2 物相分析 |
| 2.4 润湿性能 |
| 2.5 溶胀性能 |
| 2.6 力学性能 |
| 2.6.1 拉伸性能 |
| 2.6.2 压缩性能 |
| 2.7 摩擦学性能 |
| 2.8 结合性能 |
| 3 PVA-LSPEEK的制备与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PVA-LSPEEK的制备流程 |
| 3.3 PVA-LSPEEK的 FT-IR表征 |
| 3.4 PVA-LSPEEK的 XRD表征 |
| 3.5 PVA-LSPEEK的形貌分析 |
| 3.5.1 PVA-LSPEEK的 SEM表征 |
| 3.5.2 PVA-LSPEEK的三维轮廓分析 |
| 3.6 PVA-LSPEEK的润湿行为 |
| 3.7 PVA-LSPEEK的摩擦学性能 |
| 3.7.1 载荷对摩擦系数的影响 |
| 3.7.2 润滑介质对摩擦系数的影响 |
| 3.7.3 滑动速度对摩擦系数的影响 |
| 3.7.4 PVA-LSPEEK的磨损性能 |
| 3.8 PVA-LSPEEK的结合性能 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 PVA-BA/PEG的制备与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PVA-BA/PEG的制备流程 |
| 4.3 PVA-BA/PEG的 FT-IR表征 |
| 4.4 PVA-BA/PEG的 Raman表征 |
| 4.5 PVA-BA/PEG的 XRD表征 |
| 4.6 PVA-BA/PEG的 DSC表征 |
| 4.7 PVA-BA/PEG的微观形貌 |
| 4.7.1 PVA-BA/PEG的 SEM表征 |
| 4.7.2 PVA-BA/PEG的三维轮廓分析 |
| 4.8 PVA-BA/PEG的溶胀及亲水性能 |
| 4.9 PVA-BA/PEG的力学性能 |
| 4.9.1 BA含量对拉伸强度和断裂伸长率的影响 |
| 4.9.2 BA含量对压缩强度和切线模量的影响 |
| 4.10 PVA-BA/PEG的摩擦学性能 |
| 4.10.1 载荷对摩擦系数的影响 |
| 4.10.2 聚合物浓度对摩擦系数的影响 |
| 4.10.3 润滑介质对摩擦系数的影响 |
| 4.10.4 滑动速度对摩擦系数的影响 |
| 4.10.5 润滑机理的探讨与分析 |
| 4.11 本章小节 |
| 5 浇铸-干燥与冷冻-解冻PVA-BA/PEG水凝胶的对比分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微观结构的差异 |
| 5.3 溶胀性能的差异 |
| 5.4 力学性能的差异 |
| 5.5 摩擦学性能的差异 |
| 5.5.1 摩擦系数的差异 |
| 5.5.2 变形恢复特性的差异 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）仿生人工关节材料制备与界面性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 仿生和仿生医用材料 |
| 1.2.1 仿生学的发展 |
| 1.2.2 医用仿生材料从结构到功能 |
| 1.3 聚醚醚酮关节材料的表面改性 |
| 1.3.1 湿化学处理 |
| 1.3.2 等离子体表面处理 |
| 1.3.3 加速中性原子束(ANAB)表面处理 |
| 1.3.4 紫外辐照 |
| 1.4 水凝胶界面粘接方法与理论 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 2 骨软骨单位与仿生设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 骨关节 |
| 2.3 骨-软骨结构与功能 |
| 2.3.1 关节软骨组成和结构 |
| 2.3.2 关节软骨性能 |
| 2.4 仿生关节的设计 |
| 2.4.1 结构仿生 |
| 2.4.2 材料仿生 |
| 2.5 仿生关节模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 PEEK表面磺化与结构表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 原材料 |
| 3.2.2 实验仪器与设备 |
| 3.2.3 SPEEK制备过程 |
| 3.2.4 样品表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 ATR-IR图谱分析 |
| 3.3.2 金相显微形貌分析 |
| 3.3.3 润湿角分析 |
| 3.3.4 SEM形貌分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 紫外接枝固化仿生关节材料与界面性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 原材料 |
| 4.2.2 实验主要仪器 |
| 4.2.3 VTEO/PVA乳液的配制 |
| 4.2.4 紫外辐照箱设计加工 |
| 4.2.5 搭接剪切样品的制备 |
| 4.2.6 水凝胶粘接180°剥离试样制备 |
| 4.2.7 乳液配方试验设计 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 界面辐照接枝可能反应机理 |
| 4.3.2 界面剪切力-位移曲线 |
| 4.3.3 界面剪切强度 |
| 4.3.4 界面剥离强度-位移曲线 |
| 4.3.5 界面剥离强度 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 紫外诱导组装制备仿生关节材料与性能表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原材料 |
| 5.2.2 复合乳液前驱体的配置和样品制备 |
| 5.2.3 测试与表征 |
| 5.2.4 试验设计 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 仿生关节材料显微结构与形貌 |
| 5.3.2 可能界面反应机理与讨论 |
| 5.3.3 界面剪切强度 |
| 5.3.4 界面剥离强度 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介及读研期间主要科研成果 |
四、聚乙烯醇水凝胶人工关节软骨润滑体系研究（论文参考文献）
- [1]人工关节与仿生软骨材料的表面改性及其摩擦学研究进展[J]. 赵蔚祎,赵晓铎,张云雷,麻拴红,马正峰,蔡美荣,周峰. 表面技术, 2021(10)
- [2]仿生超分子润滑水凝胶的制备及性能研究[D]. 张雪巍. 吉林大学, 2021(01)
- [3]聚合物/无机纳米杂化材料的设计制备及仿生水润滑性能[D]. 付甜. 西北师范大学, 2021(12)
- [4]新型人工股骨头生物力学及摩擦性能分析[D]. 张桂林. 青岛科技大学, 2020
- [5]仿贻贝构建仿生软骨/骨一体化材料及其生物摩擦学行为研究[D]. 刘思雨. 中国矿业大学, 2020(03)
- [6]响应水凝胶润滑性能和力学性能调控[D]. 张爽. 吉林大学, 2020(08)
- [7]基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究[D]. 吴明锦. 中国矿业大学, 2020(01)
- [8]聚醚醚酮表面仿生承载润滑层的构建及其摩擦性能[D]. 赵晓铎. 南京理工大学, 2020(01)
- [9]仿生PVA基软骨修复体的制备及摩擦学性能研究[D]. 周黄捷. 南京理工大学, 2020(01)
- [10]仿生人工关节材料制备与界面性能研究[D]. 毛佳恒. 安徽理工大学, 2019(01)