有機相和無機晶體取向?qū)θ搜烙再|(zhì)力學性能影響的有限元研究.pdf

1、天然生物組織大多具有獨特而又高度有序的微結(jié)構(gòu)和特殊的化學組成，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的力學性能。人類牙齒是一種典型的具有多級微結(jié)構(gòu)的外骨骼生物組織，主要由牙釉質(zhì)、牙本質(zhì)和牙髓構(gòu)成。其中，牙釉質(zhì)是鈣化程度最高的人體組織，具有很好的剛度和韌性，對咀嚼磨耗有較大的抵抗力。目前，人牙釉質(zhì)依然是一種無法用人工修復材料有效替代的天然生物材料。因此，很有必要深入研究人牙釉質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和化學組成對其力學性能的影響，研究結(jié)果可以為牙科修復材料的仿生設(shè)計和牙齒損傷

2、的臨床防治提供理論指導。
　　本論文采用有限元分析方法，分別建立牙釉質(zhì)在納米尺度和微米尺度的有限元模型，在此基礎(chǔ)上，研究了牙釉質(zhì)的彈塑性力學行為，分析了人牙釉質(zhì)內(nèi)部有機相蛋白質(zhì)和無機相羥基磷灰石(HAP)晶體排列取向?qū)ζ淞W性能的影響。研究取得的主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1.牙釉質(zhì)具有各向異性的力學性能，隨著偏離HAP晶體C軸方向的角度增加，其壓縮彈性模量和壓縮屈服應(yīng)力降低，在45°方向上達到最小值;牙釉質(zhì)中的有機相蛋白質(zhì)對

3、其力學性能有顯著影響，當?shù)鞍踪|(zhì)被去除后，牙釉質(zhì)的壓縮彈性模量、剪切彈性模量和剪切屈服應(yīng)力均降低，壓縮屈服應(yīng)力則無明顯變化;牙釉質(zhì)中的蛋白質(zhì)會影響其承載時內(nèi)部的應(yīng)力分布，當?shù)鞍踪|(zhì)被去除后，牙釉質(zhì)內(nèi)部的應(yīng)力集中加劇，變形集中在脆性的HAP晶體上，更容易發(fā)生破壞。
　　2.人牙釉質(zhì)內(nèi)的HAP晶體具有特殊的排列取向，和HAP晶體均勻分布的排列取向相比，牙釉質(zhì)的屈服極限略低，但二者的剛度相同。釉柱中HAP晶體特殊的排列取向?qū)е缕渌苄宰冃螐挠?/p>