发育期牙釉质的纳米力学性质的研究

发布时间：2017-11-10 19:23

  本文关键词：发育期牙釉质的纳米力学性质的研究

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【摘要】：天然的生物硬组织，例如脊柱动物的牙釉质和骨头，一直吸引着材料科学家和生物学家的兴趣。因为这些硬组织皆具有特殊的优异的力学性能，以及精妙的微观结构。为了弄清天然生物硬组织优异力学性能的来源，目前已经有研究者提出了一些模型对其机理进行阐释。理解其力学性质的机理，对研发可替代人体病损硬组织的仿生生物材料起到了至关重要的作用。 本论文主要研究了发育期猪第二磨牙牙釉质的纳米压痕蠕变行为。本文研究了4种不同的牙釉质样品，包括了天然状态下的牙釉质，冷冻干燥处理后的牙釉质，热处理后的牙釉质，以及除去蛋白后以PMMA复合的牙釉质。同时，将实验所得发育期牙釉质的蠕变量、折减弹性模量（Ec）和硬度（H）与成熟第一磨牙牙釉质做比较，分析了化学组成和微观结构对折减弹性模量和硬度的影响。此外，本文还对数据进行了数学分析，以讨论结构对力学性质的影响。 实验结果表明，在500μN的荷载与120s保荷的条件下，与成熟牙釉质相比，天然状态、冷冻干燥与热处理状态下的发育期牙釉质拥有多出约3至15倍的蠕变量。这一点主要是由组成成分差异造成的。冷冻干燥处理使得全部牙釉质样品的蠕变有少量上升，表明HAp晶体间的水分对蠕变有一定阻碍作用。而热处理之后，全部样品的蠕变有了显著的下降。化学组成分析表明，发育期牙釉质中存在一定含量的水和有机物质，，这可能导致了微观结构上的缺陷，例如HAp晶体之间的间隙。X射线衍射分析表明，热处理之后样品中发生了晶体长大的现象。这个现象可能造成了蠕变量的显著下降。进一步地，将发育期牙釉质浸泡在3%次氯酸钠溶液中进行除蛋白处理，蛋白质消失后残余的空隙被PMMA渗透并填充。拉曼光谱证明PMMA成功填充到了空隙中。对PMMA包埋后的发育期牙釉质进行纳米压痕实验。结果表明包埋后样品的蠕变量是包埋前的1/2，同时折减弹性模量和硬度增加了约2倍。然后，使用现有阐述蠕变行为的数学公式对上述数据进行分析，并在模型中增加了结构成分以进行补充。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08

【参考文献】

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1 赵健魁;李金华;周延民;;不同食性哺乳动物牙釉柱与釉牙本质界夹角规律及有限元分析[J];口腔医学研究;2009年05期

2 轩福贞,涂善东,王正东;材料的蠕变断裂韧性及影响因素分析[J];中国机械工程;2005年05期

本文编号：1168033