第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

1192 / 2023-03-17 22:00:09

碳纤维在DPPC润滑下并不能降低PEEK关节材料的磨损

聚醚醚酮（PEEK）因其优异的生物相容性和力学性能，具有成为新一代人工关节材料的潜力。碳纤维增强聚醚醚酮（CF-PEEK）由于碳纤维的加入，其综合性能相较PEEK进一步提升，文献结果表明：在水润滑和小牛血清润滑条件下，碳纤维可以有效降低PEEK的磨损。近期，学者Jacob Klein关于磷脂优异关节润滑特性的成果备受瞩目。那么，在磷脂润滑条件下，碳纤维仍然能降低PEEK的磨损吗？针对此问题作者研究了在磷脂（本文使用二棕榈酰胺磷脂酰胆碱，即DPPC）润滑下，PEEK和CF-PEEK分别与几种材料（氧化锆、氧化铝、氮化硅等）配副的摩擦学特性，然后利用AFM、XPS等表征方法对试样表面进行分析，并开展了分子动力学模拟，揭示了PEEK与CF-PEEK在DPPC润滑下反常磨损现象的机理。实验与仿真结果表明：（1）纯PEEK表面可以形成连续的DPPC磷脂润滑膜，能够有效降低PEEK的磨损；（2）CF-PEEK表面碳纤维的存在会阻碍连续DPPC磷脂膜的形成，导致CF-PEEK的磨损率反而高于纯PEEK。为研发新一代高性能聚合物/陶瓷配副人工关节材料提供了新的思路。