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抗菌、耐磨PEEK/Nano-ZnO复合材料的构建及性能研究

摘要: 在人工关节置换中，磨损松动和细菌感染是导致关节假体失效最主要的原因。本文利用纳米氧化锌（Nano-ZnO）改性聚醚醚酮（PEEK）以赋予 PEEK良好的抗菌性和优异的耐磨性双重功能。首先采用一步式水热法在PEEK粉末表面原位生成Nano-ZnO以提高Nano-ZnO与PEEK基体的结合力；然后以合成的Nano-ZnO-PEEK 粉末为填料，通过熔融共混制备新型PEEK基纳米复合材料。研究结果表明，新型 PEEK 基纳米复合材料的抗压强度最高可达 321.7 MPa；当 Nano-ZnO 含量为 5% 时，新型 PEEK 基纳米复合材料的磨损率较纯 PEEK 材料的磨损率下降了约 68%；磨损形貌表明纯 PEEK 的磨损机理主要是疲劳、粘着和磨粒磨损，而复合材料随 Nano-ZnO含量的增加，磨损机理转化为磨粒磨损；生物相容性结果表明PEEK及新型 PEEK 基纳米复合材料均对细胞无毒性作用；同时，随着 Nano-ZnO 含量的增加，复合材料的对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都表现出良好的抗菌活性。本研究提出一种具有成本竞争力且生态友好的一步式合成策略，可以改善PEEK/ZnO的抗菌及耐磨性以提高人工关节假体的使用寿命。

关键词: 聚醚醚酮；纳米氧化锌；抗菌活性；生物摩擦学