随着人们生活水平的日益提高,饮食结构也越来越多样化,由此带来的牙齿磨损问题也愈加突出,因此,采用优良匹配性的修复材料来修复过度磨损的牙体组织具有强烈的现实重要性。深入了解人牙釉质自身的微观机械特性,不仅可以为仿生牙科修复材料的研发提供必要的科学指导,而且有助于丰富和发展生物摩擦学。本论文采用纳米压痕/划痕仪对牙釉质微结构—釉柱的纳米力学性能进行了研究,并通过二维坐标定位法系统而全面的研究了单个釉柱微区内的纳米力学性能分布,并绘制了相应的分布图。此外,还通过纳米划痕仪研究了牙釉质的微摩擦磨损行为,考察了釉柱的排列取向对牙釉质微摩擦磨损的影响。研究取得的主要结果和结论如下:1.采用坐标描述压痕点位置的方法,对较小的釉柱单元实现了力学性能的面分布研究。作为人牙釉质的基本结构,釉柱的力学性能呈现显著的非均质性。单个釉柱中心区域的力学特性最好,纳米压痕硬度和弹性模量从中心向边缘方向均呈现逐渐减小的趋势,其中,釉柱头部的力学性能优于尾部,头部平均硬度及弹性模量分别为4.17±0.29 GPa和3.69±0.29GPa,尾部为85.9±6.2 GPa和79.7±6.7 GPa。2.牙釉质在纳米尺度下的摩擦磨损机理与宏观摩擦磨损相近,随着法向载荷从0增大到50mN,牙釉质的变形经历了从完全弹性变形的零磨损到塑性流动,最终材料表面压溃导致脆性剥落。在低载作用下的摩擦接触初期,釉质软硬相间的微观结构使其表现出较好的变形协调能力,表面变形以弹性为主;随着法向载荷增加,针尖的压入深度逐渐超出釉质的弹性变形极限,从而产生塑性变形,表面呈现塑性流动的痕迹;随着载荷继续增大,釉质表面产生脆性断裂,随着针尖的滑动,表面产生脆性剥层,开始出现磨屑,呈现实质性的磨损。3.牙釉质不同剖面上的摩擦磨损性能有明显差异,(牙合)面上的摩擦性能较轴剖面好,摩擦系数和磨损量均较小,表现出良好的摩擦稳定性,而轴剖面摩擦系数和磨损量均较大,并且摩擦稳定性较差,划痕长度方向上的摩擦系数波动较大。牙釉质轴剖面上的摩擦学性能存在各项异性。当划痕方向垂直于釉柱时,摩擦系数曲线和划痕形貌均与牙合面相似。而当划痕方向平行于釉柱时,在较低载荷下牙釉质即发生脆性剥落,并且相同载荷下该方向上的摩擦系数和磨损量均最显著。