织构化类石墨非晶碳基薄膜改善PEEK的生物摩擦学行为

来源 :第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bxybxy0531
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  聚醚醚酮(PEEK)由于其优异的热稳定性、化学惰性和无毒等特性被广泛应用于人造关节材料,但其磨损寿命较短.表面改性或表面工程已成为一门非常有前景的改善生物医学材料摩擦性能、提高人造生物材料服役寿命的关键技术,同时,在节约能源、提高材料的可靠性等方面带来相当可观的经济效益和社会效益.随着表面处理技术的发展,在聚合物弹性体表面沉积GLC薄膜,有望减小弹性体制品的摩擦系数、提高其耐磨性和使用寿命;表面织构化也是改善轴承、动密封及其他传动摩擦副润滑性质和降低磨损的有效手段:织构化表面可以起到产生流体动压效应以增加承载能力、储存润滑介质给接触表面提供润滑剂以防止咬合、捕捉磨粒而减少磨粒磨损等三方面的作用,从而有效的提高摩擦副的寿命和可靠性.因此,本文结合非平衡磁控溅射技术及激光表面织构技术,在聚合物PEEK表面成功制备出微尺度织构化类石墨非晶碳基薄膜,从而来实现两种优化技术的协同润滑效应.结果 发现:相比于纯PEEK,在其表面织构化后沉积GLC薄膜的PEEK表现出优异的摩擦学行为,摩擦系数低至0.08(生理盐水环境).其次,具有一定织构密度的GLC薄膜可显著提高PEEK在干摩擦和生物溶液环境下的减摩抗磨性能,这主要归结于由织构表面诱发的流体动压效应可增加弾流润滑膜的厚度从而降低薄膜的摩擦系数,织构微坑在摩擦进程中捕捉磨屑抑制薄膜的石墨化从而减小磨损.同时,表面织构化GLC薄膜的PEEK在生理盐水环境中,其摩擦系数随着载荷的增加呈现降低的趋势.
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