两种天然生物陶瓷-野生獠牙牙釉质的分级结构与力学行为研究

发布时间：2021-01-30 02:46

　　本文以成年野猪獠牙和野生狼獠牙为研究对象,对比研究这两种以攻击为主要功能的獠牙牙釉质的分级结构特征、水合条件以及温度对牙釉质力学性能的影响,并分析了牙釉质这种天然生物陶瓷中的断裂机制和韧化机制,研究结果表明:野猪獠牙和野生狼獠牙的牙釉质均具有四级分级结构特征。四级结构分别为:一级结构羟基磷灰石（HAP）晶体纤维;二级结构单元-釉柱;三级结构釉质类型（三级结构）;最后一级结构-釉质层。本论文最大的发现在于:野猪牙釉质的HAP纤维中存在有众多的纳米孪晶和多级纳米孪晶,而在野生狼牙釉质的HAP纤维中却存在有众多的5-10nm的晶粒,这一研究结果为人造复合材料的合成提供新思路。两种獠牙牙釉质的力学行为均表现出各向异性。沿平行于釉柱轴向上,野猪獠牙牙釉质具有较高的纳米硬度、弹性模量和断裂韧性,而狼獠牙牙釉质在垂直于釉柱轴向上纳米硬度和弹性模量较高,断裂韧性较低。牙釉质的力学行为还与水合状态和蛋白质的含量有关。在野猪獠牙中,从牙釉质的外表面到牙釉质本质界,显微硬度次外层最高,内层较低。纳米硬度由外到内先增高后稍微下降,弹性模量先增高后保持恒定,而断裂韧性表现为完全相反的变化趋势,整个釉质层呈现出外... 

【文章来源】：西安理工大学陕西省

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同生物材料的比强度和比刚度(a)；(b)杨氏模量和断裂韧性与人造材料的比较[4-5]

第1章绪论3至关重要的作用[18-19]，例如蜘蛛[20-21]、双噻鱼虫的颌骨[22]以及海绵[23-24]。图1-2蜘蛛、双噻鱼虫的颌骨以及海绵中无机离子和生物分子的梯度化学组成[20-24]Fig.1-2ThegradientchemicalcompositionsoftheinorganicionsandbiomoleculesintheSpiderfang,jawofbloodwormGlyceradibranchiateandmarine[20-24]1.2天然生物材料1.2.1天然生物材料的特征尽管天然生物材料种类繁多，几何构型多样，但是其几何构型特点存在着很多共性。Meyers等人将生物材料大致分为矿化和非矿化两类，矿化一般指硬相(如无机矿物质碳酸钙、羟基磷灰石(HAP)、无定形氧化硅)，非矿化一般指软相(如胶原蛋白、角蛋白、甲壳素等)[25]。Naleway等人又按照结构将生物材料分为8类，详细的分类如下图1-3所示[26]。图1-3天然生物材料的8种结构单元[26]Fig.1-3Theeightstructuralelementsofthenaturalbiomaterial[26]

第1章绪论3至关重要的作用[18-19]，例如蜘蛛[20-21]、双噻鱼虫的颌骨[22]以及海绵[23-24]。图1-2蜘蛛、双噻鱼虫的颌骨以及海绵中无机离子和生物分子的梯度化学组成[20-24]Fig.1-2ThegradientchemicalcompositionsoftheinorganicionsandbiomoleculesintheSpiderfang,jawofbloodwormGlyceradibranchiateandmarine[20-24]1.2天然生物材料1.2.1天然生物材料的特征尽管天然生物材料种类繁多，几何构型多样，但是其几何构型特点存在着很多共性。Meyers等人将生物材料大致分为矿化和非矿化两类，矿化一般指硬相(如无机矿物质碳酸钙、羟基磷灰石(HAP)、无定形氧化硅)，非矿化一般指软相(如胶原蛋白、角蛋白、甲壳素等)[25]。Naleway等人又按照结构将生物材料分为8类，详细的分类如下图1-3所示[26]。图1-3天然生物材料的8种结构单元[26]Fig.1-3Theeightstructuralelementsofthenaturalbiomaterial[26]


本文编号：3008086