肠道内表面形貌对其摩擦性能影响的研究-论文.pdf

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1、第34卷第2期摩擦学学报Vol34No22014年3月TribologyMar．2014肠道内表面形貌对其摩擦性能影响的研究王泽h，周明，苏冬梅，李秀莲，窦琳，叶霞，蒋琴仙(1．江苏理工学院材料工程学院，江苏常州213001；2．清华大学国家重点摩擦实验室，北京10o084)摘要：为了调查肠道内表面形貌对其摩擦性能的影响，本文以家兔小肠为研究对象，表征了其内表面形貌，测试了肠黏液的润滑性；在排除肠道正压力条件下，测试环向应变、载荷、滑动速度与摩擦系数的变化关系．实验结果表明：小肠内表面存在着皱襞、绒毛、微绒毛；肠黏液可将摩擦系数降低到l0数量级；环向应变10％是摩擦系数变化的临界值，小

2、于10％摩擦系数不受载荷和滑动速度的影响，大于10％摩擦系数随载荷和滑动速度增大而增大．通过分析环向应变、内表面形貌、肠黏液、载荷、滑动速度与摩擦系数之间的关系，得出摩擦系数变化的机理：当环向应变小于10％，润滑形式为液体润滑；当径向应变大于10％，皱襞被拉伸褶皱消失，润滑形式转化为混合润滑．小肠摩擦性能的研究对胶囊内窥镜、肠道机器人外观设计提供了实验数据，对推进微创、无创诊疗有着重大意义．关键词：小肠；摩擦性能；环向应变；皱襞；边界润滑中图分类号：TH117．2文献标志码：A文章编号：1004—0595(2014)02—0193—05ExperimentalStudyConcerni

3、ngtheEfectsofProfileMorphologyofIntestineontheFrictionalCharacteristicsWANGZeh，ZHOUMing，SUDong—mei，LIXiu—lian，DOULin，YEXia，JIANGQin—xian(J．SchoolofMaterialEngineering，JiangsuUnive~ityofTechnology，Changzhou213001，China2．TheStateKeyLaboratoryofTribology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstr

4、act：Thisworkissupposedtodeterminehowintestinemorphologyinfluencetheintestinefriction．Rabbitduodenumwasactedastheresearchobject．Wecharacterizedinnerstructureofsmallintestine，testedthemucuslubricityandmeasuredthechangerelationshipsbetweenradialstrain，load，slidingvelocityandfrictioncoeficientincond

5、itionofremovingthenormalpressure．Theresultsshowthatinnersurfaceofsmallintestinemainlyincludedplicas，villiandmicrovilli．Themucuscanreducethefrictioncoeficientto10～magnitude．Hoopstrain10％wasthecriticalpointoffrictioncoefficientshifting．Thatistosay，whenhoopstrainwaslessthan10％，loadandslidingvelocit

6、yhadnoinfluenceonthefrictioncoeficient，butwhilehoopstrainwasmorethan10％，thefrictioncoefficientincreasedasloadandslidingvelocityincreased．Atlast，weanalyzedtherelationshipsbetweenthefrictioncoeficientandradialstrain，innermorphology，mucus，loadandslidingvelocity，thusfrictionmechanismwasconcluded．Whe

7、nthehoopstrainwaslessthan10％，plicaswerebendedtoformwrinkleswhichwerecapabletostoremucus，thelubricationregimewasliquidReceived21January2013，revised22April2013，accepted24May2013，availableonline28November2013．Correspondingautho