人牙釉质的酸蚀行为研究

通过体外原位酸蚀试验,采用显微硬度仪、台阶仪、SEM和EDX等考察了在pH=3.20的柠檬酸溶液作用下,人牙釉质表面硬度、组织结构、化学组成等性能随酸蚀时间的变化关系,初步分析了牙釉质在柠檬酸溶液中的酸蚀过程和机制.结果表明,在柠檬酸溶液中腐蚀1 min后,牙釉质无明显酸蚀损伤;腐蚀3 min后,牙釉质表面硬度及Ca、P含量均明显降低,釉质表面旱现酸蚀损伤,腐蚀深度为0.236 μm;随酸蚀时间继续延长,牙釉质表面损伤进一步加剧.形貌分析显示:在腐蚀初期,人牙釉质内的釉柱先于相邻釉间质发生酸蚀剥落,而釉柱丧失会进一步加剧釉间质的酸蚀,两者互相促进,最终导致牙釉质表面发生实质性的硬组织丧失.     

电阻法检测乳化液润滑状态的变化

用改进的电阻法测定了金属滑动摩擦副在混合润滑状态下发生接触的时间比率，并且检测了环－块试验过程中水包油型乳化液润滑状态的变化，同时还就乳化液中油相的体积分数和载荷等对乳化液成膜能力的影响进行了试验研究．根据测得的金属接触时间比率－滑动速度曲线的变化趋势，可以清楚地判断出润滑状态的转化及对应的临界转化速度．对比相应工况下油膜厚度的理论计算值，可以说明环－块接触区会形成一个基油富集区（油池）．在此区域内，乳化液中油相的体积分数远比其标称值高，乳化液润滑具有油池润滑的特点     

凸结构的形成-低载下单晶硅表面的划痕损伤研究

利用纳米划痕仪及曲率半径为3μm的球形金刚石针尖,在单晶硅(100)表面进行了不同载荷下的划痕试验.结果表明:随载荷的增加,单晶硅表面的划痕损伤先后经历了从凸起形成、凸起与凹槽并存到材料去除的变化过程.当载荷为0.5～3.0mN时,单晶硅上的划痕损伤表现为凸结构的形成,且凸起的高度和体积随载荷的增加而增大;当载荷为3～50mN时,凸起和凹槽同时出现,但损伤区域体积未见减少,损伤仍以凸结构形成为主导;当载荷大于50mN时,凹槽深度和磨损体积明显增大,划痕损伤表现为典型的材料去除.进一步的分析显示,单晶硅的划痕损伤特征与其接触区的应力状态密切相关,低载下的摩擦剪切是凸结构产生的主要原因.     

一种改进的原子力显微镜摩擦力标定方法

在传统标定AFM测力系统的楔形法基础上,通过线形加载的扫描方式,得到不同载荷下AFM针尖在平面和斜面上的切向力-位移循环曲线,并进一步计算出不同载荷下的摩擦力标定系数,进而根据该系数随载荷的变化趋势,选取高载下相对稳定的数据作为最终的标定结果.结果表明,由于改进的楔形法全面考察了摩擦力标定系数随载荷的变化趋势,避免了低载标定所引入的误差,标定结果更合理.     

二氧化硅及其硅烷自组装膜微观摩擦力与粘着力的研究(Ⅱ)粘着力的实验与分析

使用原子力/摩擦力显微镜,在5%—99%相对湿度范围,研究了二氧化硅和二氧化硅基体上十八烷基三甲氧基硅烷自组装膜(简称OTE SAM/SiO₂)表面粘着力随湿度的变化规律.实验表明,二氧化硅表面的粘着力随湿度的增大先逐渐增大,然后急剧减小.相反,OTE SAM/SiO₂由于其良好的斥水性,表面的粘着力随湿度的增大基本不变.着重从基本界面力,即表面张力、范德瓦耳斯力和基本键合力的形成与变化,分析了二氧化硅表面粘着力随湿度的增大先增后减的原因,探讨了粘着力的产生机理 关键词： 固体表面的物理性能 分子膜 纳米摩擦学     

角蛋白组织摩擦学性能及其损伤自修复的初步研究

采用纳米压痕/划痕仪和维氏硬度仪,初步研究了2种不同角蛋白材料-指甲和鸡爪的摩擦学性能及其损伤自修复特性.结果表明:指甲和鸡爪微观结构的不同导致其摩擦学性能和自修复能力有较大差异.由于具有更好的纤维取向性,指甲表面的划痕摩擦系数略低于鸡爪.指甲横截面上垂直于纤维方向的划痕摩擦力比平行于纤维方向的大,划痕宽度小;鸡爪内外层结构的不同使得其外层的摩擦力较大,划痕宽度较小.浸泡在水中,指甲和鸡爪上的压痕变形和低载下的划痕变形能够分别在5和30 min内完全恢复.     

二氧化硅及其硅烷自组装膜微观摩擦力与粘着力的研究(Ⅰ)摩擦力的实验与分析

使用原子力/摩擦力显微镜在5%—99%的相对湿度范围,研究了二氧化硅和二氧化硅基体上十八烷基三甲氧基硅烷自组装膜(简称OTE SAM/SiO₂)表面摩擦力和粘着力随湿度的变化规律.实验表明OTE SAM/SiO₂不仅能明显改善二氧化硅基体表面的摩擦性能,而且在200nN(接触区Hertz压力约为0.8GPa)的载荷条件下表现出良好的抗磨性能.由于强的亲水性,二氧化硅表面的摩擦力随湿度的增大先逐渐增大,然后急剧减小.相反,OTE SAM/SiO_{2关键词： 固体表面的物理性能 分子膜 纳米摩擦学}     

氮化铬薄膜的径向纳动损伤机制研究

采用纳米压痕仪和曲率半径为20μm的金刚石球形压头研究了40Cr基体和CrNx薄膜的径向纳动行为,并探讨其损伤机制.结果表明：CrNx薄膜能够提高40Cr基体的抗压性能,提高其接触刚度,降低残余压痕深度,减少在纳动循环过程中的能量耗散;增大载荷或增加循环次数均可加剧材料的纳动损伤;40Cr基体的纳动损伤表现为压痕边缘的塑性堆积;而CrNx薄膜的纳动损伤由表面的径向和环向拉应力所引起,表现为环向裂纹和径向裂纹的萌生与扩展.     

陶瓷髋关节异响的研究进展和展望

分别从假体外科植入因素、假体设计因素和假体的摩擦振动因素3个方面,评述了近10年来国内外学者在陶瓷髋关节异响的产生机理及其影响因素等方面所做的研究工作和取得的进展。目前,在关节异响研究领域的主要进展是认识到髋关节植入假体的磨损和假体设计的缺陷会导致关节异响,但这些认识不能完全解释关节异响的物理现象。此外,一些学者已经注意到假体摩擦自激振动可能是关节异响的发生机理,但研究工作才刚起步。关节异响的发生机理尚不明确,许多问题还有待深入研究。为了更好地探究关节异响的发生机理,建议从摩擦自激振动与髋关节体内动力学交叉的角度来研究和分析关节异响。     

人牙釉质在柠檬酸介质中的摩擦磨损行为研究

采用往复滑动摩擦磨损试验台,以TC4钛合金球为摩擦偶件,考察了人牙釉质在pH为3.2的柠檬酸介质中的摩擦磨损行为,并与人工唾液介质中的结果进行对比。结果表明：牙釉质在不同介质中的摩擦磨损行为存在显著差异。在柠檬酸介质中,鉴于柠檬酸对牙釉质表面的酸蚀软化和脱矿作用,牙釉质的摩擦系数低于人工唾液介质,但伴随显著波动,磨损机制以黏着剥落为主,磨损体积随循环次数增加几乎呈线性增长,磨损量明显大于人工唾液介质。