牙釉质生物界面摩擦学作用机制及其仿生
编号:179
稿件编号:197 访问权限:仅限参会人
更新:2026-04-16 16:58:41
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摘要
牙釉质是人体天然牙承受咀嚼磨耗的主要区域,年磨损深度仅数十微米,具有优异的耐磨性,为高性能摩擦材料的仿生设计提供了重要启迪。天然生物硬组织优异的力学性能被证实与其内部精巧的生物界面密切相关,然而,目前关于人牙釉质生物界面的摩擦学作用机制却鲜有报道。本研究采用纳米压/划痕技术和宏观往复滑动磨损试验,系统研究了人牙釉质生物界面的抗磨作用机制。结果表明,在摩擦接触过程中,牙釉质羟基磷灰石晶体间纳米水合界面和蛋白质界面能够抑制微裂纹萌生,其中,纳米水合界面理论上能够产生高达576.20 MPa的毛细力并通过液态水桥拉伸与断裂耗散大量摩擦能。羟基磷灰石晶体纳米孔隙的存在则使得牙釉质表面在接触过程中发生顺应性变形,从而有效抑制摩擦引起的裂纹扩展与片状剥落,其抗磨作用大于纳米水合界面和蛋白质界面。在此基础上,受牙釉质晶间介孔的摩擦学作用机制启迪,开发了低磨蚀性介孔氧化锆陶瓷,设计了兼具表面低磨蚀性和整体高强度的全氧化锆陶瓷口腔修复体多层功能梯度材料系统。
关键字
人牙釉质,生物界面,摩擦学响应,耐磨机制,牙科陶瓷
稿件作者
雷磊
西南交通大学摩擦学研究所
郑靖
西南交通大学摩擦学研究所
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