为了选择更好的单分子弹性理论模型描述高分子聚合物分子链的弹性行为,首先使用单分子力谱技术分别测试左旋聚乳酸(PLLA)和聚蛋白质(I278)的单个分子链的纯弹性行为,然后使用新发展的QM-FJC、QM-FRC以及QM-WLC 3种模型拟合实验曲线。发现描述偏柔性的高分子链(如含酯键的PLLA链)的弹性行为应选用QM-FJC模型与QM-FRC模型,而描述偏刚性的高分子链(如含酰胺键的解折叠蛋白质链)的弹性行为应选用QM-WLC模型。

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是人工关节的主要界面材料之一,销-盘磨损试验不仅可以定量模拟UHMWPE交叉剪切效应,有效揭示聚乙烯微观磨损机理,而且可为人工关节磨损的计算机仿真建模提供试验依据和输入参数。选用传统非交联UHMWPE和CoCrMo合金作为配副试样,在销-盘磨损试验机上完成90°交叉剪切磨损模拟,通过数值方法建立磨损与交叉剪切滑动距离的函数关系式,并与文献结果对比,分析磨损表面的微观形貌及机理。结果表明,UHMWPE单位周期的磨损深度可表示为90°交叉剪切滑动距离的指数衰减函数,与文献结果一致;微观磨损机理以黏着为主,疲劳和磨粒磨损共同作用。