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

发布时间：2023-02-08 21:09

　　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...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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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



本文编号：3738376