| 초록 |
UHMWPE는 인공 관절의 관절 운동 부위에서 금속 혹은 세라믹과 마찰운동을 하는 대체재로 기계적 특성이 우수하고 마찰계수가 작으며, 생체적합성이 뛰어나 현재까지 가장 많이 사용되고 있다. 이에 본 연구에서는 서로 다른 양의 전자빔을 조사하여 가교된 UHMWPE에 대한 크리프 거동과 인장거동을 실시간 WAXD, SAXS를 이용하여 UHMWPE의 내부 미세 구조와 형태 변화를 분석함으로써 전자빔 조사량에 따른 UHMWPE의 기계적 물성과의 상호작용을 연관시켜 보고자 하였다. 전자빔 조사량은 0, 10, 250kGy와 1MGy 네 가지로 하였으며, 전자빔 조사량이 증가하면서 용융점이 상승하다가 250kGy 조사량에서 최고온도에 도달한 후 1MGy에서는 급격히 감소하는 것을 볼 수 있었다. 250kGy까지의 상승 효과는 공기 중 전자 빔 조사에 의한 사슬 절단에 기인되는 것으로, 1MGy조사량에서의 급격한 변화는 전자빔에 의한 사슬 경화가 주 원인인 것으로 생각 되어진다. 다시 말해 전자빔의 조사량이 증가할수록 사슬 절단이 증가하고 이후 빠른 유동성을 가지며, 또한 상온 이상에서 유동성이 증가하므로 재결정화 과정을 통해 미세 라멜라 또는 미세 결정체를 형성하여 기계적 거동에 지대한 영향을 미치게 된다. 이 같은 현상은 인장 변형시 실시간 SAXS와 WAXD의 결과에서도 관찰되어 초기 라멜라 두께 및 라멜라 장주기를 살펴보면, 전자빔의 조사량이 증가할수록 라멜라 두께 및 라멜라 장주기가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 크리프 변형시 결정체의 크기가 250kGy까지의 경우 더 큰값을 가지나 1MGy의 경우 가교구조의 형성으로 인해 라멜라, 결정체 크기 및 결정화도가 급격히 감소함을 볼 수있었다. 이 또한 미세결정이 크리프가 진행되면서 풀림 현상 때문인 것으로 짐작된다. 결론적으로 전자빔 조사량에 의한 UHMWPE에 외력이 가해졌을 때 시료 내부의 미세 라멜라 형성으로 인해 기계적 성질이 현저히 달라지는 현상을 볼 수 있었다. |
