中文摘要：

人工关节材料要有良好的生物适应性、耐磨耐蚀性和稳定的力学性能。磨损腐蚀是导致人工关节失效的主要原因，磨屑会诱发溶骨症、囊肿和病理反应。我们分析了50余例服役1-5年的钴合金人工关节，发现股头和髋臼表面存在约10-200nm厚度不均的金属生物膜和约2微米的纳米晶粒层。这层金属生物膜和纳米晶层能有效的润滑人工关节表面，具有低磨损和低腐蚀速率等特性。这些特性对于发展安全和长效的人工关节材料至关重要。本项目通过对锻造钴铬钼合金在仿生环境中表面组织结构变化的分析，利用萤光标记蛋白质分子技术，揭示该材料在力-电化学-生物多场耦合作用下，表面金属生物膜的形成机理及与纳米晶层的共生关系，建立其生长模型；结合电化学和摩擦磨损实验手段，利用TEM，纳米压痕等方法，研究金属生物膜润滑、耐磨和耐蚀的特性；分析纳米晶层在金属生物膜形成过程中所起的作用，归纳出其对材料磨损和腐蚀速率影响的定量模型。