对PEEK复合材料与具有表面纹理的Co-Cr合金进行湿度和摩擦性研究
Xifang Zhang1, Zhenqiang Yao2,3, Haifeng Du2,3
1College of Smart Energy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
Polymers
|October 14, 2023
概括
聚乙基 (PEEK) 复合材料与碳纤维 (CF),聚四乙烯 (PTFE) 和石墨填充剂显示出更好的耐磨性和较低的摩擦与- (Co-Cr) 合金. 浅浅的表面纹理提高了整部关节置换的性能.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 部落学 (tribology) 是一个学科.
- 表面工程是什么?表面工程是什么?
背景情况:
- 整体关节置换需要具有出色耐磨性和低摩擦性的材料.
- 聚乙基 (PEEK) 复合材料是候选材料,但它们的 Tribological 特性需要优化.
- 对面材料的表面纹理,如- (Co-Cr) 合金,可以影响磨损和摩擦.
研究的目的:
- 调查PEEK复合材料与纹理Co-Cr合金磁盘的湿透性和tribological行为.
- 评估不同填充剂组合 (PEEK/CF和PEEK/CF/PTFE/石墨) 对PEEK性能的影响.
- 为了确定各种表面纹理对PEEK复合材料在模拟关节环境中的性能的影响.
主要方法:
- 使用不同填充剂 (PEEK/CF,PEEK/CF/PTFE/石墨) 制备PEEK复合钉.
- 制造具有五种不同的表面纹理 (抛光,直角,螺旋,r-θ和组合) 的Co-Cr合金盘.
- 评价可湿性 (水友性/防水性) 和 tribological 属性 (磨损率,摩擦系数).
主要成果:
- 与PEEK/CF复合材料相比,PEEK/CF/PTFE/石墨复合材料的磨损率较低.与Co-Cr合金相比,PEEK/CF复合材料的磨损率较低.
- 在Co-Cr磁盘上的浅表面槽有助于收集碎片,并促进了稳定的摩擦.
- 与10% CF,10% PTFE和10%石墨混合的 PEEK 实现了与纹理 Co-Cr 盘相比低于 0.2 的摩擦系数.
结论:
- 该PEEK/CF/PTFE/石墨复合材料在关节应用中表现出卓越的 Tribological 性能.
- 表面纹理,特别是浅槽,显著提高了PEEK复合材料与Co-Cr合金的摩擦和磨损特性.
- 优化的PEEK复合材料配方和表面纹理为改善全关节置换寿命提供了有希望的解决方案.
