人牙釉质内有机物和水分对其微摩擦磨损行为影响

摘要：牙齿是人体消化系统中的重要器官,优异的摩擦学特性是其行使生理功能的保证。牙齿主要由牙釉质、牙本质和牙髓腔构成,其中,外层的牙釉质是人体内最硬的组织,对咀嚼磨耗有较大的抵抗力。牙釉质由占总重量96-97%的无机物以及1-2%有机物和3-4%水所组成。人牙釉质是目前尚无法人工复制的一种天然生物材料,探讨釉质化学组成及其内部独特的天然微结构对其摩擦磨损行为的影响,不仅可以深化对天然生物材料的科学认识,而且可以丰富生物摩擦学和仿生摩擦学的基础知识,为牙科修复材料的仿生设计提供论述基础。本论文采取纳米划痕、纳米压痕等微纳米摩擦学测试手段,探讨了人牙釉质内有机物和水分含量对其微摩擦磨损行为的影响,旨在浅析人牙釉质中有机物和水分与其摩擦磨损机制的联系。探讨取得的主要结果和结论如下：1、经次氯酸钠水溶液萃取表层有机物后,人牙釉质表面的纳米压痕硬度无显著变化；在萃取初期,人牙釉质表面的弹性模量迅速减小,随后减小速度显著变缓,最后趋于稳定。纳米划痕测试结果显示,人牙釉质表面的摩擦系数随萃取时间增加略有减小,波动加剧；人牙釉质表面的划痕深度随萃取时间增加而增大,釉质磨损加剧。通过SEM图可以看出,次氯酸钠萃取有机相时间的增加,表面出现隆起,逐渐呈现显著的磨屑及材料去除现象,由划痕沟槽内往沟槽外扩展堆积。进一步的微观浅析结果还显示,经次氯酸钠水溶液萃取表层有机物后,釉质内的羟基磷灰石颗粒尺寸变大。2、人牙釉质表层的含水量对其纳米力学性能和微摩擦磨损行为有着显著影响。随着干燥时间增加,牙釉质表面的弹性模量减小,纳米压痕硬度增大。纳米划痕实验结果显示,随着干燥时间增加,牙釉质表面摩擦系数增大,且呈现显著波动,划痕深度增加,磨损加剧。微观浅析结果显示,经干燥脱水处理后,人牙釉质表层局部出现空隙,干燥时间越长,空隙越显著。可见,人牙釉质内的水分对其具有显著的润滑作用,可以减小釉质表面的摩擦磨损。脱水干燥的人牙釉质试样经浸水处理后,其表层的摩擦磨损性能可以得到一定程度的恢复,摩擦系数和磨损量均呈现显著降低。这可能是由于溶液中的水分通过吸附在釉质表面,与釉质表层的羟基磷灰石晶体结合,构成晶体的水合外层,使得牙齿的摩擦磨损性能得以恢复。关键词：人牙釉质论文微摩擦磨损论文有机物论文水分论文

摘要6-8

Abstract8-12

第1章 绪论12-21

1.1 概述12-14

1.1.1 摩擦学12

1.1.2 生物摩擦学12-13

1.1.3 仿生摩擦学13-14

1.2 人体天然牙的生理功能与结构14-17

1.2.1 牙齿的功能14

1.2.2 牙齿的结构14-17

1.3 牙科摩擦学的探讨近况17-19

1.3.1 探讨概况17-18

1.3.2 探讨策略18

1.3.3 有着的不足18-19

1.4 选题作用和探讨内容19-21

1.4.1 选题作用19-20

1.4.2 探讨内容20-21

第2章 试验策略21-28

2.1 试验材料选取与制备21-23

2.1.1 人牙试样的选取与制备21

2.1.2 人牙釉质的次氯酸钠萃取处理21-22

2.1.3 人牙釉质的干燥与浸水处理22-23

2.2 试验装置23-24

2.3 试验策略及参数选择24-25

2.3.1 纳米压痕测试策略24

2.3.2 纳米划痕测试策略24-25

2.4 微观浅析策略25-28

第3章 牙釉质内有机物对其微摩擦磨损行为的影响探讨28-40

3.1 试验介绍28-29

3.2 结果与讨论29-39

3.2.1 牙釉质内有机物对其力学性能的影响29

3.2.2 牙釉质内有机物对其微摩擦磨损行为的影响29-33

3.2.3 机理浅析33-39

3.3 小结39-40

第4章 水分对牙釉质微摩擦磨损行为的影响探讨40-52

4.1 干燥处理对人牙釉质微摩擦磨损行为的影响探讨40-47

4.1.1 摩擦行为40-43

4.1.2 磨损行为43-47

4.2 浸水处理对人牙釉质微摩擦磨损行为的影响探讨47-51

4.3 小结51-52

结论与展望52-54

致谢54-55