对磨副硬度对牙釉质微观磨损的影响研究

摘要

处于牙冠最外层的牙釉质是高度矿化的生物组织，是生物体中最硬的材料。牙釉质是由少量有机物和水以及含量高达96-97％的无机物组成。无机物的主要成分是羟基磷灰石，它与蛋白质“胶连”在一起。牙釉质主要的生物功能是在行使其咀嚼功能的过程中保护位于其下面软的牙本质和牙髓，使它们免于机械力的作用和化学侵蚀。由于咀嚼功能的需要和口腔系统的生理、病理因素，牙齿磨损不可避免。而食物的硬度和周围的液体环境对牙釉质的磨损都有影响。了解对磨副对牙釉质磨损机制的影响不仅有助于我们从不同的角度了解牙釉质的摩擦磨损性能，而且可以为仿生摩擦学设计、仿生牙科修复材料的开发提供有益参考。
　　本论文首先采用多点接触纳米加工设备，在相近的接触应力下研究了磨料硬度对牙釉质磨损的影响规律;其次，通过水浸泡时间不同改变牙釉质的表面硬度，进而利用纳米压痕/划痕仪在不同硬度牙釉质表面开展了微观磨损实验。在此基础之上，结合原子力显微镜对微观磨损区域的形貌扫描结果初步分析牙釉质的微观磨损机理，并探索了牙釉质表面发生晶粒细化的临界载荷。主要结论总结如下:
　　1、揭示了磨料硬度对牙釉质微观磨损的影响机制。发现不同硬度的磨料在一定的载荷条件下，均可在牙釉质表面产生磨粒磨损;磨料的硬度越高，磨粒磨损越严重。
　　2、探究水浸泡改变牙釉质表面力学性能对其微观磨损的影响规律。水浸泡处理可以在牙釉质表面形成一定厚度的软化层。浸泡时间越长，软化层的硬度越低，划痕损伤越严重。
　　3、初步揭示了牙釉质的微观磨损机制。微观尺度下牙釉质的磨损主要包括塑性变形、颗粒细化以及材料去除;进一步研究发现颗粒细化发生的临界接触应力在1.63GPa～1.71 GPa之间。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．1．1 摩擦学

1．1．2 生物摩擦学

1．2 天然牙的功能与组织结构

1．2．1 人体天然牙的功能

1．2．2 人体天然牙的组织结构

1．3 天然牙的摩擦磨损行为研究

1．3．1 牙齿的磨损类型

1．3．2 磨损环境

1．3．3 牙齿的研究方法

1．3．4 牙齿研究现状

1．3．5 存在问题

1．4 选题意义与研究内容

1．4．1 选题意义

1．4．2 研究内容

第2章 试验材料和设备

2．1 试验材料

2．1．1 试验样品的制备

2．2 试验设备

2．2．1 纳米压痕／划痕仪

2．2．2 纳米压痕仪的原理

2．2．3 多点接触微纳加工设备

2．4 微观分析方法

第3章 不同硬度磨料在牙釉质表面的磨损研究

3．1 试验方法简介

3．2 结果与讨论

3．2．1 牙釉质与三种硬度不同磨料的磨损试验结果

3．2．2 牙釉质表面划痕及其磨屑的表征

3．2．3 分析讨论

3．4 本章小结

第4章 不同时间水浸泡牙釉质表面摩擦学性能研究

4．1 试验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 水浸泡时间对牙釉质力学性能的影响

4．2．2 牙釉质表面硬度对其磨损行为的影响

4．2．3 分析讨论

4．3 本章小结

第5章 牙釉质微观磨损机理的研究

5．1 牙釉质微观损伤机理

5．2 牙釉质的变形机制

5．3 羟基磷灰石晶体颗粒细化的临界载荷研究

5．4 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果