加载速率对关节软骨变形特性影响的研究

通过对不同加载速率下关节软骨变形特性的研究,探讨关节软骨在异常应力下的损伤机制。在UMT-2多功能试验机上开展三种加载速率下关节软骨的压缩试验,并建立相应的有限元模型。在线性加载下,关节软骨的弹性模量随应变经历了先急剧下降后缓慢增加的变化;有限元模拟的应变与试验测定的应变的偏差低于0.025;当加载速率为0.01MPa/s和0.0067MPa/s时,软骨弹性模量和孔隙压力的差异较小,但与加载速率0.02MPa/s对应的弹性模量和孔隙压力的差异较为显著。加载速率对软骨变形和孔隙压力有着显著影响,但当加载速率低于某一值时,软骨变形对加载速率的依赖性降低,其研究结果有助于深入理解在异常应力速率下关节软骨的损伤机制。     

球形摩擦副下天然关节软骨摩擦行为的试验研究

通过对球形摩擦副下关节软骨摩擦行为研究,揭示表面轮廓对软骨摩擦行为的影响。以陶瓷球与软骨为球形摩擦副,在UMT-2型微观多功能测试系统上分别测定两类轮廓组成的软骨摩擦副的接触位移和摩擦因数。结果表明,接触位移是由软骨变形量和波动位移组成,软骨变形量与时间成非线性增加,波动位移与时间呈周期而非线性变化;球对软骨的摩擦副有一个较高的启动摩擦因数;表面轮廓影响球形摩擦副的接触状态和摩擦行为,软骨试样的摩擦因数高于纯软骨层的摩擦因数。     

CeO2/SiO2复合磨粒合成与表征

以SiO2溶胶作内核,分别以(NH4)2Ce(NO3)6、CO(NH2)2混合溶液与Ce(NO3)3·6H2O、HMT混合溶液作壳层前驱体,均相沉淀工艺制备了两种不同的CeO2/SiO2复合磨粒.利用XRD、TEM和FF-IR对比了两种磨粒的物相组成、纳米形貌和化学结构,并对包覆机理进行了解释;结果表明:以(NH4)2Ce(NO3)6、CO(NH2)2为原料制备的CeO2/SiO2复合磨粒包覆程度低;以Ce(NO3)3·6H2O、HMT为原料制备的CeO2/SiO2复合磨粒为壳-核包覆结构完整的纳米微球,粒径约110 nm,核层为无定形SiO2,壳层为立方萤石型CeO2颗粒,CeO2壳层与SiO2内核之间存在Si-O-Ce化学键,形成了稳定的壳核结构.     

氧化石墨烯/超高摩尔质量聚乙烯复合材料摩擦磨损性能研究

采用改进的Hummer法制备了氧化石墨烯(GO),采用溶液共混法制备出氧化石墨烯/超高摩尔质量聚乙烯(GO/UHMWPE)复合材料。研究了GO/UHMWPE复合材料的拉伸力学性能和摩擦磨损性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的磨损表面,并对其磨损机理进行分析。结果表明,GO的添加提高了GO/UHMWPE复合材料的屈服强度和拉伸强度,降低了其断裂伸长率,其中,当GO质量分数为0.1%时效果最佳;GO填料改善了UHMWPE的抗磨损性能,当GO质量分数为0.1%时,磨损率最低,相比未填充时降低了38.5%。     

硅烷改性椰壳粉对热塑性弹性体表面性能的影响及应用

目的研究经硅烷(GPTMS)改性后的椰壳粉(G-CSP)作为添加剂对热塑性弹性体(TPE)表面性能的影响及其潜在应用。方法通过热压法制备G-CSP质量分数为0%、5%、10%和15%的G-CSP-TPE样品,采用Alpha红外光谱仪对GPTMS、CSP和G-CSP进行红外光谱试验。用MFP-D三维形貌仪观测G-CSP-TPE样品的表面形貌,在JC2000CS接触角测量仪上测试不同液体在G-CSP-TPE表面的静态接触角。基于陶瓷球与G-CSP-TPE组成的摩擦副,在MFT-5000摩擦磨损试验机上研究不同载荷和滑动速度下液体介质的摩擦性能。结果红外光谱显示,GPTMS中的某些官能团成功地接枝到CSP中。随着G-CSP质量分数的增加,试样表面粗糙度和接触角均呈增加趋势。去离子水和葵花油的平均摩擦系数与滑动速度和载荷有关,当滑动速度超过2 mm/s时,其平均摩擦系数总体上与载荷呈负相关,在0.8 N和4 mm/s的条件下,去离子水和葵花油的平均摩擦系数差值最大。与其他样品相比,含10%G-CSP的G-CSP-TPE样品区别去离子水和葵花油平均摩擦系数的能力更强,基于该样品,脂肪含量为3.6 g和4.4 g的100 mL两种牛奶的平均摩擦系数分别为0.68和0.576。结论经GPTMS改性后的CSP能够改善TPE的表面性能,含10%G-CSP的G-CSP-TPE样品最有可能被应用于食品口感评价和功能食品的研发。     

环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光的影响

为研究环保型缓蚀剂壳寡糖对304不锈钢化学机械抛光过程和抛光效果的影响,探讨其在抛光过程中与金属表面的作用方式及吸附机制,采用化学机械抛光试验、接触角测量、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线色散能谱仪(EDS)分析等方法,研究壳寡糖有机分子对304不锈钢化学机械抛光的影响,采用量子化学计算研究壳寡糖分子的全局反应参数,分析计算反应活性位点,采用分子动力学模拟有机分子在金属表面的吸附并分析活性原子的径向分布。结果表明：CMP抛光过程中添加壳寡糖能够通过吸附作用在304不锈钢表面形成一层疏水性的薄膜,抑制氧化剂对不锈钢表面的刻蚀,提高抛光后的表面质量;在壳寡糖质量浓度为400 mg/L时得到表面粗糙度为1.65 nm的最佳表面质量。量子化学研究表明,壳寡糖的活性反应位点主要为O原子,能够在金属表面形成多中心吸附。分子动力学模拟表明,壳寡糖有机分子能够平行吸附在金属表面,有机分子中的O原子能够与铁原子形成配位键,在吸附中占据主导地位。     

纳米阵列阳极氧化铝模板的制备及其形成机理

多孔阵列阳极氧化铝模板为合成大面积的准一维纳米丝和纳米管微阵列提供了一种有效的载体.采用二次氧化法,制备了孔径在30～40 nm之间的纳米阵列氧化铝模板,分析了纳米阵列阳极氧化铝模板形成的热力学原理、动力学原理及孔的形成机理.采用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌进行了表征,通过扩孔试验得到了孔径与扩孔时间的关系.用XRD衍射仪对纳米薄膜的成分和形态进行了分析,证明了制备的氧化膜是非晶态的.     

GO-TiO2对磷酸盐粘结涂层耐磨损性能的影响

目的 提高磷酸盐粘结涂层的耐磨损性能.方法 以3-氨基丙基三乙氧基硅烷为纽带,制备氧化石墨烯-二氧化钛复合材料(GO-TiO2),并作为增强相加入涂层中.通过SEM和FTIR,对GO-TiO2的微观结构和官能团进行表征,采用维氏硬度计对涂层显微硬度进行测量,利用摩擦磨损试验机测试涂层的摩擦学行为,采用白光干涉仪和SEM...     

面向水润滑条件磷酸盐黏结复合涂层的摩擦学性能研究

目的 实现海洋产业设备的不断优化，提高复合涂层在水环境下的摩擦学性能，扩大复合涂层在水环境中的应用。方法 通过添加不同含量的PS（聚苯乙烯微球）制备多孔磷酸盐黏结复合涂层，再将PAAM-alginate（聚丙烯酰胺-海藻酸盐）水凝胶真空压入多孔涂层中，并利用UV（紫外线）引发聚合，从而制备PAAM-alginate/磷酸盐黏结复合涂层。此外，利用多功能摩擦试验机、白光干涉仪、SEM和EDS等试验方法，对复合涂层在水环境中的摩擦学特性和微观结构进行研究。结果 PAAM-alginate水凝胶的压入，降低了复合涂层的表面粗糙度，平均为0.8μm。由于水凝胶较强的吸水和溶胀能力，改善了复合涂层的亲水性。PAAM-alginate水凝胶的水化润滑能力有效提高了复合涂层在水环境中的摩擦学性能。其中，具有4%PS的复合涂层显示出最佳摩擦学性能，平均摩擦系数由0.494降到了0.332，磨损率为1.18 mm3/(N·m)，仅为0%PS的复合涂层磨损率的1/4。水环境下，4种不同PS含量的复合涂层的磨损形式都为疲劳磨损。结论适量地压入PAAM-alginate水凝胶可以降低复合涂层的表面粗糙度，提高...