硅膠內(nèi)襯套材料與小腿皮膚界面摩擦特性研究.pdf

1、殘疾人在穿戴假肢運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在接受腔與殘肢皮膚之間會(huì)形成臨界接觸面，在此臨界面上，運(yùn)動(dòng)壓力與相應(yīng)的摩擦力將對(duì)殘肢皮膚表面、皮下組織、血管以及血液的正常流動(dòng)等產(chǎn)生重要影響。臨床上由于假肢設(shè)計(jì)或選材不合理導(dǎo)致殘肢與腔體過(guò)度摩擦?xí)?duì)皮膚造成很大傷害，給患者帶來(lái)巨大痛苦，因此，研究假肢材料與殘肢觸界面的摩擦學(xué)行為對(duì)于假肢材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)和提高殘疾人的生活質(zhì)量具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文借助UMT-Ⅱ多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，采取往復(fù)摩擦的

2、球/面接觸模式，模擬了假肢接受腔/硅膠內(nèi)襯套、硅膠內(nèi)襯套/殘肢皮膚兩種接觸界面;基于定積分求不規(guī)則圖形面積的理論對(duì)摩擦前后能量的損耗進(jìn)行了計(jì)算;使用OLS1100型三維激光共焦掃描顯微鏡、HY0580電腦式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)、DSA100型視頻接觸角測(cè)量?jī)x以及數(shù)碼照相機(jī)等對(duì)皮膚及假肢材料表面特征進(jìn)行觀察和分析;從摩擦學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科交叉的角度研究了殘肢皮膚/硅膠材料和硅膠材料/接受腔材料兩個(gè)相鄰界面上的摩擦學(xué)行為。
　　主要

3、結(jié)論如下:
　　1.硅膠材料/皮膚界面、接收腔/硅膠材料接觸界面在往復(fù)摩擦模式初期均會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，其摩擦系數(shù)較大;隨著界面間產(chǎn)生粘著，摩擦系數(shù)減小，并逐漸趨于穩(wěn)態(tài)。
　　2.硅膠材料反面上的粗大微凸體，增加了材料與皮膚的粘結(jié)性，使皮膚處于粘著摩擦機(jī)制，摩擦系數(shù)較低，摩擦能耗較少;正面上的針織結(jié)構(gòu)不但增加了往復(fù)摩擦過(guò)程中硅膠與接受腔之間的相對(duì)滑動(dòng)量、摩擦系數(shù)及摩擦能耗，而且減少了其反面與皮膚往復(fù)摩擦過(guò)程中皮膚協(xié)調(diào)位移時(shí)的變形，從

4、而降低了材料與皮膚之間的摩擦系數(shù)和能量損耗。
　　3.硅膠材料在不同載荷下的壓縮試驗(yàn)表明，不同硅膠材料均在載荷為4.5N時(shí)出現(xiàn)平臺(tái)期，此時(shí)材料出現(xiàn)蠕變特性;在載荷相同的情況下1號(hào)和4號(hào)材料的形變比2號(hào)和3號(hào)材料小，說(shuō)明材料表面的各種結(jié)構(gòu)對(duì)緩解皮膚的壓力有一定作用。
　　4.選用與皮膚接觸反面上具有粗大微凸體，與接收腔接觸正面上具有針織結(jié)構(gòu)的硅膠材料，有利于減小材料與皮膚的摩擦能耗，減少皮膚發(fā)熱和變形，降低皮膚的摩擦損傷風(fēng)險(xiǎn)。