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本文以聚乙烯醇(PVA)、纳米羟基磷灰石(HA)和聚丙烯酸(PAA)为原料,采用冷冻解冻和退火处理相结合的方法制备PVA-HA/PAA复合水凝胶,并采用正交实验设计方法,分析成分和制备参数对其含水量和力学性能的影响,得到最优配方和制备工艺;分析了PVA-HA/PAA复合水凝胶的微观形貌及结构,研究了PVA-HA/PAA复合水凝胶的溶胀特性;通过PVA-HA/PAA复合水凝胶进行拉伸测试和动态流变性能测试,研究PVA-HA/PAA复合水凝胶的力学性能和粘弹特性;研究了不同运动方式下载荷、速率、扭动角度分别对PVA-HA/PAA复合水凝胶的滑动和扭动摩擦学行为的影响。PVA-HA/PAA复合水凝胶具有与天然软骨相似的多孔网状结构,且HA粒子均匀包覆在水凝胶基体中,得到比较平整致密的表面形貌。比较16种配方的含水率和力学性能,反复冷冻解冻次数3次、退火温度120℃、PVA质量百分比为16%、HA质量百分比为2%、PAA质量百分比为4%的PVA-HA/PAA复合水凝胶的综合性能最好。XRD和FT-IR测试结果表明部分PVA发生结晶,且HA、PAA及PVA之间发生相互作用,形成物理交联点;另外,退火处理可以提高水凝胶的结晶度和热稳定性。溶胀测试显示PVA-HA/PAA复合水凝胶的溶胀比与水凝胶的成分、结构、溶液介质均有关。退火处理增加了水凝胶的结晶度,促进了PVA与HA、PAA之间的相互作用,使得交联度增加,网络结构变密,阻碍水分子进入凝胶内部,溶胀比降低。PVA-HA/PAA复合水凝胶的拉伸应力-应变曲线呈现非线性关系,表明其是一种粘弹性材料。退火PVA-HA/PAA复合水凝胶具有最高的拉伸强度和弹性模量,分别为3.71MPa和0.98MPa。PVA-HA/PAA复合水凝胶对循环加载-卸载的应力响应与天然软骨相似,具有应力滞后的力学特性和自回复性能。在PVA-HA/PAA复合水凝胶动态流变性测试中,通过动态频率、应变、温度扫描,发现水凝胶的储能模量远大于损耗模量,说明材料的弹性占主导地位,且PVA-HA/PAA复合水凝胶具有最好的弹性、强度和力学稳定性。在滑动摩擦试验中,PVA-HA/PAA复合水凝胶的摩擦系数呈现随载荷增加而增加,随滑动速率的增加则呈先上升后下降的变化趋势。在扭动摩擦试验中,PVA-HA/PAA复合水凝胶的摩擦扭矩均随载荷增加、扭动角度增加呈上升趋势,在扭动摩擦初期,接触界面处于完全滑移状态,随着循环次数增加,接触状态逐渐变为粘滑混合状态。在相同条件下,PVA-HA/PAA复合水凝胶和牛膝关节软骨的平均摩擦系数和摩擦扭矩都更为相近。