231 / 2021-04-12 16:01:37

钛合金表面仿生关节软骨LTi-DA-PVA复合结构的构建及摩擦特性研究

Ti6Al4V;水凝胶层；摩擦性能；关节软骨

为了提高用于人工关节的Ti6Al4V合金的表面润湿性和摩擦学性能，受“关节软骨—软骨下骨”的分层结构以及贻贝强黏附特性的研究，本文通过激光纹理化，表面多巴胺修饰和浇铸聚乙烯醇（PVA）水凝胶相结合的方法，设计并制备了一种新颖的“软（水凝胶层）—硬（多孔Ti6Al4V合金）”的复合结构，即LTi-DA-PVA。一系列的表征结果表明，PVA水凝胶层可以成功地附着在Ti6Al4V合金上，并且LTi-DA-PVA样品表面显示出亲水性的特性，其静态水接触角为32°。更重要的是，与原始Ti6Al4V合金相比，LTi-DA-PVA样品表面的摩擦系数可低至0.01，这与自然关节软骨的摩擦系数相似。这主要归因于下层多孔Ti6Al4V基底可以提供高承载力和上层水凝胶层可提供良好的双相润滑的协同作用。此外，多巴胺的引入显著增强了Ti6Al4V基底和水凝胶层间的界面结合性能。这项工作为改善Ti6Al4V作为人工关节的表面润湿性和摩擦学性能提供了一种有效的方法。