若干哺乳动物牙齿结构性能与食性的关系研究

发布时间：2018-04-19 08:22

本文选题：哺乳动物牙齿 + 微观结构　；参考：《西南交通大学》2016年博士论文

【摘要】：在长期的进化过程中,哺乳动物牙齿不断适应新的环境,它们精巧的结构和形态及某些特殊功能引起了众多结构设计师和材料科学家的注意。哺乳动物种类繁多且饮食结构复杂,其牙齿形状、尺寸和结构均存在多样性。单以饮食特性角度划分,哺乳动物可以分为食肉动物、食草动物和杂食动物。不同饮食特性的哺乳动物,其牙齿的咬合形式、主要受载荷方向和牙齿齿形都存在显著不同。深入探索不同哺乳动物牙齿的微观结构,不仅对了解牙齿的生物摩擦学性能具有重要意义,而且能为仿生设计提供重要的理论基础。本文先对若干哺乳动物牙齿的微观结构进行了观察；然后以竹鼠门牙为研究对象,探索不同机械咬合作用对竹鼠门牙釉质微观结构的影响；通过干燥和水浸泡的方法改变牙釉质中的水含量,探索水分对牙釉质表面的摩擦学特性和羟基磷灰石纳米颗粒的影响；最后通过试验模拟揭示了食物特性与牙齿微观磨损形式之间的关系。第三章使用扫描电镜(SEM)对若干种哺乳动物牙釉质微观结构进行了检测,结果显示哺乳动物牙釉质的微观结构与其饮食结构存在密切联系,同时显示牙釉质表面的力学性能与其微观结构存在密切关系。第四章以竹鼠门牙作为研究对象,通过控制竹鼠的饮食特性来观测其门牙釉质微观结构的变化情况,探索不同饮食结构对啮齿类动物牙釉质微观结构的影响,即不同机械咬合作用对内齿类动物牙釉质微观结构的影响。结果显示啃食高强度竹子的竹鼠门牙釉质微观结构的排列比啃食低强度土豆的竹鼠门牙釉质微观结构整齐,而血液测试、矿化密度测试表明其牙釉质微观结构的变化与营养结构没有明显关系,进而说明强有力的机械作用可以促进正在发育生长中的牙齿釉质微观结构的有序排列。第五章探索了水对猪牙釉质表面的影响,结果显示水分对牙釉质表面的力学和摩擦学特性有显著影响。当水含量降低时,釉质表面硬度增加,摩擦系数降低；经水浸泡后,牙釉质表面的硬度和摩擦系数均出现显著恢复。使用X-ray射线小角衍射(Small-angle XRD)、掠入角X-ray射线小角衍射(Granzing incidence small-angle XRD)和原子力显微镜(AFM)对不同含水量的牙釉质表面羟基磷灰石纳米颗粒进行测试显示,在牙釉质表面羟基磷灰石颗粒没有发生变性的情况下,水含量可以影响羟基磷灰石纳米颗粒之间的相互作用力,进而影响整个牙釉质表面的力学性能。第六章通过体外模拟牙齿咬合食物的方式来探索食物的物性与牙齿表面微观磨损形式之间的关系。结果显示牙釉质表面的微观磨损形式与咬合食物时的受力角度存在明显联系,即当受力接触角度为垂直时,牙釉质表面的主要微观磨损形式为磨坑；当接触角度为45°时,牙釉质表面的主要微观磨损既有磨坑又有划痕；当接触角度为水平时,牙釉质表面的主要微观磨损形式为划痕,而与食物本身的物性无必然关系。
[Abstract]:In the course of long - term evolution , mammalian teeth constantly adapt to the new environment , and their delicate structures and forms and some special functions have attracted attention from many structural designers and materials scientists . In mammals with different dietary characteristics , mammals can be divided into predators , herbivorous animals and omnivorous animals .
Then , the effects of different mechanical bite on the microstructure of tooth enamel of bamboo rat were studied with bamboo mouse tooth as the research object .
The water content in the enamel was changed by means of drying and water immersion , and the tribological properties of the water on the enamel surface and the influence of hydroxyapatite nanoparticles were explored .
In chapter 3 , the effects of different dietary patterns on the microstructure of tooth enamel were observed .
The results show that the microabrasiveness of tooth enamel surface is related to the microabrasiveness of tooth surface .
When the contact angle is 45 掳 , the main micro - wear of the enamel surface has both the pits and scratches ;
When the contact angle is horizontal , the main micro - wear pattern of the enamel surface is scratches , which is not necessarily related to the physical properties of the food itself .

【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q811

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