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目前,超高分子量聚乙烯(Ultra High Molecular Weight Polyethylene,UHMWPE)是临床使用最多的人工关节承载材料。然而在临床使用中较软的UHMWPE更易磨损,磨损产生的UHMWPE磨屑最终会导致人工关节植入失效。针对UHMWPE磨屑引起的植入物失效问题,寻找综合性能更优异的新型人工关节承载材料是行之有效的解决办法。超低磨损聚乙烯(Ultra-Low Wear Polyethylene,ULWPE)是由中石油石油化工研究院自主研发的一种新型高密度聚乙烯材料,前期试验已经证明了该材料具有优异的生物相容性和耐磨性,是一种可用于人工关节的新材料。但对于ULWPE材料的耐磨机理的认识尚不足,因此,本论文针对ULWPE材料的耐磨机理进行深入研究。论文通过傅里叶红外光谱分析、差示扫描量热分析、偏光显微镜分析、接触角测量、显微硬度测量、拉伸性能测试等表征手段研究了ULWPE材料的结构(分子结构、结晶度、片晶厚度、结晶形态)、物理学性能(显微硬度、接触角、拉伸性能),并采用多向运动人工植入物材料磨损试验机研究了ULWPE的磨损行为和磨损机制,试验中以高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)、UHMWPE和高交联超高分子量聚乙烯(Highly Cross-Linked UHMWPE,HXLPE)作为对照,并结合材料的结构、物理学性能,揭示了ULWPE的耐磨损机理。全文主要结果与结论如下:(1)红外光谱结果显示ULWPE材料具有长线性的分子链结构,并且材料的支化度远低于HDPE、UHMWPE、HXLPE三种材料,所有材料都受到了不同程度的氧化并引入了含氧官能团,但ULWPE的被氧化程度低于UHMWPE和HXLPE材料。而ULWPE材料的低支化长线性结构使材料拥有高的结晶性能,ULWPE材料的结晶度和片晶厚度均高于其他三种材料(p<0.05),结晶形态分析结果显示,ULWPE材料形成的整体结晶结构更完整、致密。(2)ULWPE材料的高结晶性能影响了材料的硬度、强度和塑性,在显微硬度分析结果显示,ULWPE材料具有最高的显微硬度。拉伸性能分析结果显示,四种聚乙烯材料屈服强度接近,但ULWPE材料断裂伸长率最高,且ULWPE材料的拉伸强度高于HDPE材料。浸润性分析结果显示,ULWPE表面形成的接触角最小、表面能最高。(3)耐磨性测试结果显示,无论是与金属还是与陶瓷配副,ULWPE材料的磨损率都最低,远低于UHMWPE和HDPE材料(p<0.05),比HXLPE材料分别低13%和17%(p>0.05)。磨损形貌分析结果显示,ULWPE表面最轻微,ULWPE、UHMWPE、HDPE和HXLPE材料都出现了磨粒磨损机制,且HDPE材料存在明显的粘着磨损机制。ULWPE拥有优异的抗粘着磨损和磨粒磨损性能的内在原因是材料具有高表面能、高硬度、高强度和塑性。ULWPE材料的高线性、低支化结构使材料拥有高的结晶性能,而ULWPE的高结晶性能提升了材料的硬度、强度和塑性,并且ULWPE拥有良好的浸润性。ULWPE材料的高硬度、强度、塑性和良好的浸润性降低了材料受到的磨粒磨损和粘着磨损损伤,使材料拥有优异的耐磨性能。