碳纖維（CF）因其優(yōu)異的性能成為當前最熱門新材料之一,被廣泛應用到多種領域。本文通過碳纖維（CF）填充對超高分子量聚乙烯（UHMWPE）進行了改性研究,利用熱壓成型法制備了UHMWPE和CF/UHMWPE復合材料。在此基礎上,通過模擬自然關節(jié)的結構,根據(jù)仿生學原理,制備了CF/UHMWPE仿生人工關節(jié)材料。利用金相顯微鏡、SEM、XPS、接觸角等檢測手段對碳纖維表面形貌和化學組分、CF/UHMWPE復合材料的顯微結構及組織成分進行了表征。系統(tǒng)地研究了CF/UHMWPE生物復合材料的力學性能和摩擦學性能。得出以下結論:1.通過SEM和XPS分析結果表明碳纖維經(jīng)過濃硝酸氧化處理后增加了其表面粗糙度以及活性官能團的種類和濃度。經(jīng)接觸角測試分析得知,氧化后的碳纖維表面親水性明顯提高,為CF與UHMWPE兩相間形成良好的界面結合提供了有利條件。通過對CF/UHMWPE復合材料的顯微形貌與結構觀察可知,隨著碳纖維含量的增加,碳纖維在復合材料中逐漸出現(xiàn)團聚和脫粘,碳纖維的分散性隨之降低。改性后碳纖維在UHMWPE基體中分散性明顯優(yōu)于未改性碳纖維在UHMWPE基體中的分散性,且碳纖維產(chǎn)生團聚和未浸潤等... 

【文章來源】：安徽理工大學安徽省

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳纖維表面總XPS圖((a)初始碳纖維，(b)硝酸氧化的碳纖維)

圖 2 碳纖維表面 C1s 的 XPS 圖(a)初始碳纖維，(b)硝酸氧化的碳纖維Fig 2 C1s spectra of carbon fiber ((a) unmodified, (b) HNO3modified)表 2 碳纖維表面 C1s 的成分分析Table 2 C1s of component analysisunmodified CF modified CFEb(eV) content(%) Eb(eV) content(%)C-C(H) 284.8 60.08 284.8 49.12C-O 285.6 16.19 285.7 27.73C=O 287.7 9.8 287.5 11.4COOH 289.0 0 289.1 4.48CO3-orπ→πn290.9 13.92 291.3 7.28O1s/C1s 0.09 0.23

圖 3 初始的碳纖維表面在不同時間段的接觸角((a)20s，(b)1min，(c)3min)Fig 3 Contact angle graphs of unmodified carbon fiber ((a)20 seconds, (b) after 1 minute, (c)after 3 minutes)圖 4 硝酸氧化的碳纖維表面在不同時間段的接觸角((a)20s，(b)1min，(c)3min)Fig 4 Contact angle graphs of HNO3modified carbon fiber ((a)20 seconds, (b) after 1 minute, (c)after 3 minutes)2.3.3 SEM 形貌分析

【參考文獻】：
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本文編號：2897031