| 초록 |
초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)은 인공관절로써 가장 많이 사용되는 있는 합성 고분자로 현재 고관절, 무릎관절 외에도 발목, 어깨, 손목등 하중지지 표면용으로 상당한 양이 사용되고 있다. 그러나 장시간 사용에 따른 크리프 거동에 의한 인공관절의 기하학적 형태 변화 그리고 이에 따라 인공관절에 걸리는 하중의 이동은 정적 및 동적 피로균열을 유도하는데 역할을 하는 것으로 제시되어 인공관절 소재로서의 자리매김에 큰 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 이를 보완하기 위한 다양한 방법들이 연구 개발되고 있는데 이중 전자빔 조사는 짧은 시간 안에 효과적으로 UHMWPE의 가교구조를 변환 시킴으로써 내크리프성 및 내마모성을 향상시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 서로 다른 양의 전자빔을 조사하여 가교된 UHMWPE에 대해 내부 미세 구조와 형태 변화를 분석함은 물론, 크리프 거동을 광각 X-선 산란을 통해 살펴봄으로써 전자빔 조사량에 따른 UHMWPE의 기계적 물성과의 상호작용을 연관시켜 보고자 하였다. 전자빔 조사량은 0, 100, 250, 500, 750kGy와 1MGy 6가지로 하였으며, 전자빔 조사량이 증가하면서 엔탈피, 결정화도, 결정크기가 250kGy까지 상승하다가 이후 조사량에서 점점 감소하는 것을 볼 수 있었다. 이는 고분자 매트릭스 전자빔에 의한 사슬의 절단과 경화에 의한 결과로 생각되어진다. 다시 말하면, 전자빔 조사량이 증가할수록 사슬절단이 증가하고 이후 빠른 유동성을 가지며, 또한 상온 이상에서 유동성이 증가하므로 재결정화과정을 통해 미세 라멜라 또는 미세 결정체를 형성하여 기계적 거동에 지대한 영향을 미치게 된다. 이 같은 현상은 크리프 변형에서 살펴볼 수 있는데 결정체의 크기가 250kGy까지의 경우 더 큰 값을 가지나 1MGy의 경우 가교구조의 형성으로 인해 라멜라, 결정체 크기 및 결정화도가 감소함을 볼 수 있었다. 이 또한 미세결정이 크리프가 진행되면서 풀리는 현상 때문인 것으로 짐작된다. |
