人工关节置换术是临床治疗关节损伤的有效方法之一,但目前传统的人工关节存在着磨损严重以及无菌性松动等问题。近几年,一种新型的人工软骨置换材料:聚乙烯醇(PVA)水凝胶和PVA基复合材料,被学者们广泛研究。但PVA水凝胶与硬质基底之间的结合强度低以及PVA水凝胶力学强度不足是限制其应用于人工关节置换的两大主要问题,因此构建高强度、耐摩擦的PVA复合水凝胶仿生关节软骨材料以及和高结合强度的仿生关节软骨/骨一体化材料具有重要意义。本文基于贻贝灵感的启发,采用冷冻解冻、退火等技术,在聚多巴胺修饰的激光钛合金表面构建仿贻贝高强度PVA/HA/PAA/PDA复合水凝胶,得到仿贻贝仿生软骨/骨一体化材料。仿生软骨材料(高强度PVA/HA/PAA/PDA复合水凝胶)呈三维多孔网络结构,具有较好的亲水性、溶胀性和较高的含水率。聚多巴胺(PDA)纳米颗粒提高了仿生软骨材料的均匀致密性。PDA纳米颗粒能够显著提高仿生软骨材料的力学性能。仿生软骨材料的拉伸强度达到9.963MPa,延伸率为666.689%,在大载荷下依然有较好的抗蠕变能力。仿生软骨材料在低应变阶段有较好的弹性回复能力,在频率变化时能抵消冲击,即使温度升高也能保持良好的弹性和热稳定性。仿贻贝化学粘附协同激光机械嵌合的方法能够有效提高仿生软骨材料与硬质骨基底之间的结合强度,起到类似贻贝足丝蛋白粘附功能的作用。仿生软骨材料与硬质骨基底之间的结合强度达到52.68MPa,剥离试验中仿生软骨材料与硬质骨基底之间的界面韧性达到3.9×10~3J/m~2。滑动摩擦实验表明,PDA纳米颗粒能够增大仿生软骨材料的变形抗力,降低水凝胶摩擦系数,仿生软骨材料的滑动摩擦符合经典的水凝胶吸附-排斥模型。扭动摩擦实验表明,仿生软骨材料的摩擦扭矩随着法向载荷的增大而增大,而当量摩擦系数反而随之减小,其摩擦扭矩随着扭动角度的增加而增大,摩擦初始阶段,摩擦界面表现为完全滑移状态,摩擦界面随着循环周期的增加逐渐变为粘滑混合状态。摆动摩擦实验表明,法向载荷增大,仿生软骨材料的摆动摩擦系数表现出先减小后增大的趋势,其摩擦系数随着摆动角度的增大而增加。该论文有图64幅,表9个,参考文献96篇。