[发明专利]基于纳米压痕和纳米划痕的钙化骨力学性能实验方法

摘要

本发明公开了基于纳米压痕和纳米划痕的钙化骨力学性能实验方法，属于生物材料微纳米力学测试方法。将关节软骨置于金属试样杯中，通过接触力学判断准则，获得每条划痕过渡区的起始点和结束点位置。以矩形区域左下角顶点为零点，建立包括全部划痕路径的直角坐标系，并将过渡区的起始点和结束点依次连接成线。将计算得到的结构柔度与仪器框架的结构柔度相加得到修正后的框架柔度，重新计算骨与钙化骨弹性模量，获得修正后的骨与钙化骨弹性模量。通过本发明可以有效的判断一定深度下的骨‑钙化骨界面影响区，当压入深度小于划痕深度时，可以有效避免压痕压入在骨‑钙化骨复合相，获得钙化骨的纳米压痕力学性能。

主权项

基于纳米压痕和纳米划痕的钙化骨力学性能实验方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：首先，将关节软骨置于金属试样杯中，提动关节韧带，保证被测关节软骨表面高于试样杯口0.5毫米‑1毫米；对高于试样杯口的关节表面通过生物材料研磨、抛光方法，制成用于纳米压痕实验的试样；通过纳米压痕仪自带光学显微镜定位一定范围骨‑钙化骨的矩形区域；划痕起始位置为矩形区域的左边界，划痕开始之前在起始点进行预压入五次；通过反馈调节方法，使得压头保持恒定划入深度，慢速划过骨、界面和钙化骨，接下来按照平行、等间距、等深度进行划痕操作；通过接触力学判断准则，获得每条划痕过渡区的起始点和结束点位置；以矩形区域左下角顶点为零点，建立包括全部划痕路径的直角坐标系，将划痕路径上采集点的坐标导入origin，并将过渡区的起始点和结束点依次连接成线；在起始点连线左侧相邻划痕间中心位置进行压入深度小于划痕深度的压痕实验，即测得未修正的骨弹性模量；在结束点连线右侧相邻划痕间中心位置进行压入深度小于划痕深度的压痕实验，即测得未修正的钙化骨弹性模量；将测得弹性模量带入修正公式，计算获得划痕引起的结构柔度；将计算得到的结构柔度与仪器框架的结构柔度相加得到修正后的框架柔度，重新计算骨与钙化骨弹性模量，获得修正后的骨与钙化骨弹性模量。