人工植入器械、绿色润滑、摩擦噪音出发,探讨了其失效机制、延寿或改进措施等,在此基础上,对今后的在相关领域摩擦学研究提出了一些建议。【关键词】生物摩擦学;环境友好摩擦学:文章标识码::1007-3957(2001)06-186-04R783.6A擦学现象也无处不在,抬腿走路,髋关节,膝关前言1节,踝关节有摩擦;掌指关节内有摩擦;嚼,上下牙相咬合,伸手做事,肩关节,肘关节,唇舌齿相摩擦而发音;吃饭咀颞下颌关节同时发生转动和滑摩擦学是研究作相对运动的接触表面及其有关理论和实践的一门学科1。摩擦学现象普遍存在,比比皆是。小到刷牙、走路、拉二胡,大到地球板块漂移、宇宙天体运动,摩擦学现象无处不在,摩擦学问题无处不有。著名摩擦学家Jost说:没有摩擦学,人就不可能生存。摩擦学的应用背景主要集中在机械(如轴承润滑)、交通运输(如车辆运动)、采矿(如挖掘机采煤、推土)等传统工业部门,因而长期以来,一般意义上的摩擦、磨损、润滑是研究的主要内容。随着生活水平的提高和科技的迅速发展,摩擦学也显示了广阔的发展前景,尤其是生物和环境友好摩擦学,更是异军突起,生机勃勃1～3。动摩擦。人和动物的牙齿由柱状的羟基磷灰石晶体和有机质、胶元纤维构成,质量较轻而能承受较大的咬合冲击力以及咀嚼摩擦作用。另外,人和动物的骨骼具有层、板状,网状结构。鸟类的羽毛和贝壳、鹿角等也具有类似复合材料的结构和特征。动物体表表面为皮肤,上皮细胞高度角化,耐磨性良好。再如动物的关节,众所周知,天然骨滑膜关节具有很低摩擦性能和长久的韧性,润滑机制极为复杂。在薄膜接触状态下,渗出、约束、凝胶膜润滑机制似乎在协同作用,从而达到保护关节软骨的目的2～4。2.2生物代用材料摩擦学生物代用材料主要是指人工植入体或与生物组织相接触的具有生物相容性或生物降解性材料,例如各种人工植入器械(如人工关节、人工心脏瓣膜、种植义齿及牙科修复材料、骨折坚固内固定等)。鉴于生物代用材料内容广、品种多、需求量大,限于篇幅,不能一一叙述,下面以种植义齿及牙科修复材料为例来说明。种植义齿上、下部结构,靠螺丝连接,其松动、磨损以致断裂曾经是较为普遍的现象,这也是种植义齿失效的一个重要原因。Goodacre通过对1981～1997年,在英国发表或文摘的临床报道综述总结中,认为种植义齿失效的原因可分为外科、种2生物摩擦学物竞天择,适者生存,天然生物材料经过数万年自然进化,具备独特的结构和极其优良的功能,对周围环境具有顽强的适应能力。天然生物材料大多是不同尺寸上的复合材料,且呈梯度分布。其构成大体可分为具有增强作用的硬组织(增强相)和基体组织。例如竹材,由多种细胞组织组成,其薄壁细胞构成竹材的基体,厚壁细胞即竹纤维构成竹材的增强部体。竹纤维的结构为多层组织,每一层都由微纤维螺旋缠绕而成。竹材因而具有与工程合金相比拟的比强度和比弹性模量1～16。2.1生物体的摩擦学人靠脚与地面摩擦才能行走,同样身体内部摩作者单位:610031西南交通大学摩擦学研究所。本项目受国家杰出青年科学基金资助(59725513)。重要因素,是在微动摩擦、磨损及腐蚀等综合作用布填料的复合树脂进行温差、压缩冲击、紫外光等加速老化实验发现,与大颗粒填料的复合树脂耐相比,小颗粒填料的复合树脂不仅老化性能好,而且耐磨性也得到改善。笔者认为新型复合树脂研制将是研究口腔修复材料减摩耐磨的重要途径。研究人工植入器械的减摩耐磨的工作很多,除了以上生物材料和摩擦的优化和开发研究外,其他许多表面工程技术手段也正在得到充分应用,如采用各种化学处理、电子束照射、软垫润滑层、控制润滑膜厚度等来减少摩擦。例如,润滑液的研制也是研究减摩耐磨的热点之一,众所周知,天然骨滑膜关节具有很低摩擦性能和长久的韧性,润滑机制极为复杂。在薄膜接触状态下,渗出、约束、凝胶膜润滑机制似乎在协同作用,从而达到保护关节软骨的目的。通过对猪的胫软骨试样和PVA水凝胶试样模拟实验表明:天然骨关节、人工关节软骨,在加入γ-球蛋白、透明质酸钠液后摩擦降低,有效地保护了接触表面1～14。的结果5,12,13。中国大约有3亿人缺牙,每年对口腔修复材料的需求量巨大,而磨耗是材料失效、修复失败的主要原因。在我国,使用最多的是塑料义齿,普通的塑料义齿,使...