Ajami等[1]進(jìn)行了碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮（CF/PEEK）復(fù)合材料接觸角的測(cè)量，通過研究材料表面潤(rùn)濕性進(jìn)而探究表面活性。因此，測(cè)量材料表面接觸角對(duì)于研究材料生物活性十分重要。
除了具有較高的生物活性外，PEEK在植入體內(nèi)后還應(yīng)具有較長(zhǎng)的使用壽命，這就要求PEEK應(yīng)具有較強(qiáng)的耐磨性。但是，純ＰＥＥＫ的摩擦系數(shù)較高，耐磨性較差，不能滿足臨床需求[2]。為了提高PEEK的摩擦學(xué)性能，可向PEEK中加入CF。Chen等[3]研究了CF/PEEK復(fù)合材料的摩擦磨損性能，結(jié)果顯示，CF的加入顯著地提高了復(fù)合材料的摩擦磨損性能。
但目前，CF的長(zhǎng)度對(duì)PEEK材料摩擦學(xué)性能影響的研究報(bào)道很少。Cui等[4]人通過向PEEK中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為２５％的不同長(zhǎng)度的CF，測(cè)量材料的接觸角，并進(jìn)行摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)，以探究其表面潤(rùn)濕性和摩擦學(xué)性能。研究如下文：
圖１、0CF、S-25CF和L-25CF接觸角比較
PEEK和CF/PEEK復(fù)合材料的水接觸角如圖所示，由圖可見，0CF、S-25CF和L-25CF材料的接觸角分別為72.61°±2.85°、75.56°±0.25°和79.27°±1.03°，呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，說明加入碳纖維后，復(fù)合材料的接觸角增大，疏水性增加。這是 因?yàn)樘祭w維本身具有疏水性，加入到PEEK基質(zhì)后 使復(fù)合材料變得疏水。本實(shí)驗(yàn)中L-25CF接觸角高于S-25CF，說明碳纖維越長(zhǎng)，接觸角越高。也就是說，PEEK復(fù)合材料接觸角的大小與是否加入碳纖維及碳纖維的長(zhǎng)度相關(guān)：加入碳纖維后復(fù)合材料接觸角增大；而在碳纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的情況下，碳纖維的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，復(fù)合材料的接觸角越大。
圖２ 0CF、S-25CF和L-25CF摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化曲線
從圖２中可以看出，在實(shí)驗(yàn)前40min內(nèi)，L-CF的摩擦系數(shù)低于S-25CF，說明碳纖維長(zhǎng)度對(duì)材料的摩擦學(xué)性能有顯著影響。短碳纖維長(zhǎng)度較短，在PEEK基質(zhì)中呈現(xiàn)隨機(jī)曲線排列，纖維間連接點(diǎn)較少，無法形成完整的框架，容易出現(xiàn)摩擦面孔隙，使得磨損系數(shù)升高；長(zhǎng)碳纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，隨著長(zhǎng)度的增加，纖維排列趨向平行于摩擦面方向，纖維之間連接點(diǎn)增多，形成平行于摩擦面的穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)，從而使材料能夠保持摩擦面形貌特征的穩(wěn)定。
比較0CF、S-25CF和L-25CF的潤(rùn)濕性，發(fā)現(xiàn)加入碳纖維后CF/PEEK復(fù)合材料的接觸角增大，且纖維越長(zhǎng)，接觸角越高；通過摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)，分析0CF、S-25CF和L-25CF的摩擦學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)加入碳纖維后，CF/PEEK復(fù)合材料的摩擦系數(shù)、摩擦量均降低，耐磨性增強(qiáng)，且纖維越長(zhǎng)，耐磨性越好。但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，加入碳纖維后，復(fù)合材料的接觸角增大，材料的潤(rùn)濕性能降低，生物活性降低。因此，如何在保證提高材料摩擦學(xué)性能的同時(shí)提高生物學(xué)性能有待進(jìn)一步研究。
參考文獻(xiàn)：
[1] Ajami S , Coathup M J , Khoury J , et al. Augmenting the bioactivity of polyetheretherketone using a novel accelerated neutral atom beam technique[J]. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 2017.
[2] 姚光督，王文東，沈景鳳，等．PTFE微粉／CF改性PEEK復(fù)合材料的摩擦磨損性能[J]．材料科學(xué)與工藝，2018, 26(3):59-65.
[3] Chen B . Comparative Investigation on the Tribological Behaviors of CF/PEEK Composites under Sea Water Lubrication[J]. Tribology International, 2012, 52.
[4]崔曉華, 李英, 劉夏青,等. 不同長(zhǎng)度CF/PEEK復(fù)合材料潤(rùn)濕性及摩擦學(xué)性能研究[J]. 化工新型材料, 48(12):4.
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