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聚合物微凝胶的环境响应润滑行为研究

聚合物微凝胶是近年快速发展的一种环境响应型润滑剂，在摩擦学领域展示了良好的应用前景。CoCrMo合金弹性模量与人体骨组织相近，且具有优良的机械性能和生物相容性，在人工关节假体中被广泛应用，然而，由于人体内环境温度和pH值变化，容易造成CoCrMo合金材料恶性磨损，影响摩擦副寿命，此外，恶性磨损还会导致CoCrMo合金在人体内释放大量金属离子，会带来严重毒副作用。为此，本文制备了一种温度及pH双敏感性聚合物微凝胶作为添加剂，研究解决CoCrMo合金的润滑与离子释放问题。结果表明，所制备的聚合物微凝胶具有良好环境响应润滑性能，当温度升高，微凝胶粒径变小，更容易进入摩擦界面参与润滑，降低摩擦系数；当pH降低，微凝胶粒径会随之降低，进入界面并有利于摩擦系数降低。同时，在摩擦过程中微凝胶可吸附摩擦产生的Co、Cr、Mo离子，显著降低溶液中的金属离子含量，并且当温度较低或者溶液处于碱性环境下时离子吸附效果更好，此时微凝胶处于溶胀状态，有利于离子吸附。相关研究有望同时改善金属人工关节摩擦副长期存在的恶性磨损与金属离子释放问题，进而对摩擦副的润滑设计产生重要影响。