牙齿是人体口腔的重要器官之一,是消化道的起始和门户,对人体健康起着十分重要的作用。由于咀嚼功能的需要和口颌系统的生理、病理因素,牙齿磨损不可避免。由外层牙釉质和内层牙本质构成的人牙牙冠是发生摩擦磨损的主要区域。牙釉质是人体内最硬的组织,对咀嚼磨耗有较大的抵抗力。了解人牙釉质的磨损机制不仅可以深化对天然生物材料摩擦学行为的科学认识,而且为仿生摩擦学设计、仿生牙科修复材料开发和牙齿过度磨耗的临床防治提供重要理论基础和关键技术支持。鉴于人牙釉质由96%-97%重量比的羟基磷灰石构成,本文选用合成羟基磷灰石作为空白对照样,采用纳米压痕/划痕仪,对比研究了人牙釉质的力学性能和微摩擦磨损性能,旨在揭示人牙釉质内部微观结构对其磨损机制的影响。在此基础上,采用可控气氛卧式往复滑动摩擦磨损试验机,对比考察了人牙釉质、韧性材料黄铜、脆性材料陶瓷三种材料磨损行为的差异,旨在深入了解人牙釉质磨损的微观机制。研究主要取得的结果和结论如下：1、人牙釉质与合成羟基磷灰石的力学性能和尺寸效应存在差异。相同载荷作用下,人牙釉质的纳米压痕硬度和弹性模量均低于合成羟基磷灰石；当法向载荷低于100 mN时,人牙釉质和合成羟基磷灰石的硬度和弹性模量均随载荷减小而增大,其中,合成羟基磷灰石的的增大幅度略大于人牙釉质。2、人牙釉质和合成羟基磷灰石的微摩擦磨损行为存在显著差异。二者的摩擦系数大小基本相同,均随载荷增加而增大,但是合成羟基磷灰石的摩擦系数呈现显著波动,高载下尤为明显。牙釉质的磨损体积在低载时略大于合成羟基磷灰石,高载时却显著低于合成羟基磷灰石。划痕表面微观分析结果表明,低载时牙釉质表面损伤以轻微塑性变性为主,随着载荷增大,划痕边缘出现细沙状的磨屑堆积,但无裂纹或片状剥落痕迹,而且划痕表面的羟基磷灰石颗粒直径明显小于原始表面。合成羟基磷灰石划痕表面的颗粒尺寸与原始表面相比无明显差异,高载时划痕边缘呈现显著的片状剥落痕迹。显然,人牙釉质的微观结构显著影响其微磨损机制。在纳米尺度下,合成羟基磷灰石的磨损呈现明显的脆性剥落机制,而人牙釉质磨损以羟基磷灰石纳米纤维束的压溃变形和羟基磷灰石颗粒的去除为主,不呈现脆性破坏机制。3、和脆性材料陶瓷相比,人牙釉质的往复滑动磨损行为更接近韧性的金属材料黄铜。牙釉质磨斑表面形貌与黄铜相似,磨损机制以犁削为主,并伴随局部剥落,陶瓷的磨损形貌则以脆性剥落为主。牙釉质和黄铜在蒸馏水介质中的磨损量均小于干态,陶瓷在蒸馏水介质中的磨损量则大于干态。