虽然PEEK拥有很多优良的性能，但是纯PEEK材料的性能仍然无法满足人工关节的性能要求，因此需要对PEEK进行改性来达到人工关节所需的要求。近年来，纳米技术逐渐进入人们的日常生活，纳米材料也引来了越来越多材料科学家的关注，使用纳米技术改善基体材料的原有性能的方法开始在人们的脑海中浮现出来。纳米微粒具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特殊效应。因此我们可以通过将纳米颗粒熔融共混进入基体材料内部或者在基体材料表面接枝纳米材料进行表面改性的方法得到高性能的PEEK复合材料[5]。

1.2   聚醚醚酮（PEEK）的性能及应用

PEEK由英国的ICI公司在上世纪70年代末开发，90年代以来PEEK受到研究人员的密切关注。随着时代的发展，人们逐步将PEEK及其复合材料应用于机械制造、生物医疗、航空航天、电子仪器等领域[6]。聚醚醚酮（PEEK）的分子结构如图1.1所示。PEEK分子链中含有大量苯环、酮基和醚键等基团，这些基团使PEEK具有良好的力学和热学性能，并且在生物学方面没有细胞毒性，可以与细胞良好接触，在生物学方面也有广泛的应用。上述的种种特点使PEEK及其复合材料在航空航天、电子仪器、生物医学等方面拥有广阔的发展前景。由于PEEK具有优良的热力学性能和生物适应性，而且块状PEEK材料拥有与人体骨骼相似的力学特性，因此PEEK是人造骨骼领域可以选择的优良材料。医用PEEK被指定为“最佳长期骨移植PEEK”，并得到FDA认证[7-8]。但是由于人们刚刚开始对PEEK及其复合材料进行研究，对PEEK和它的复合材料的结构组成、合成工艺、物化性能以及以上三者内在关系的研究尚且不足，因此限制了PEEK及其复合材料在各种领域的推广应用。由此可见，对于PEEK与它的复合材料的组成、工艺、结构和性能进行系统深入的研究是人们需要尽快开展的应用性、基础性课题。

1.3  PEEK的改性方法

PEEK分子中含有醚键、苯环以及羰基使PEEK具有优秀的热力学性能和物化性能，同时拥有优良的抗磨减摩性能和生物学性能等特点。但是纯PEEK的性能不能满足各种领域不同产品的性能要求，因此我们要对PEEK进行性能改良，改善PEEK各种方面的性能个，使其符合不同领域生产使用的要求。PEEK可以与玻璃纤维、碳纤维、晶须等进行纤维复合增强，也可以与Al2O3、ZrO2、SiO2等微米与纳米级颗粒进行填充改性，还可以与UHMWPE、聚醚砜、聚四氟乙烯（PTFE）等共混改性，从而改善PEEK及其复合材料的力学性能[9]。以下是对PEEK进行改性的有效方法。

（1）无机填充改性：无机填料在材料改性过程中起到承担载荷、降低材料形变的作用，还可以使聚合物形成转移膜粘附于摩擦面，形成自润滑功能。无机填充改性也是聚合物最常用的改性手段之一。中科院兰化所Wang.Q.H等人用SiC、Si3O4、SiO2、ZrO2纳米颗粒对PEEK进行填充改性，研究发现无机纳米颗粒填充改性后的PEEK复合材料不仅具有较低的摩擦系数，还有良好的抗磨损性能[10-12]。

（2）纤维增强改性：PEEK具有较高的玻璃化转变温度Tg（约143℃）和熔点Tm（约344℃），玻璃纤维（GF）或碳纤维（CF）增强改性的PEEK负载热变型温度均超过300℃，而且抗磨减摩性能和力学性能得到了一定程度的增强。Cui.Y.L等用磨损试验机对碳纤维增强PEEK进行了室温干滑动磨损试验，发现加入碳纤维可以明显降低材料的摩擦系数和磨损量，碳纤维含量在5%-10%时复合材料的摩擦系数和磨损量最低，加入适量固体石墨可进一步降低摩擦系数和磨损量[13]。

（3）有机材料共混改性：由于某些有机材料本身拥有良好的摩擦学性能，因此将两种材料通过熔融共混等方法形成复合材料可以改善原来材料的摩擦磨损性能，使原先的材料通过有机材料共混技术获得更低的摩擦系数和更小的磨损率。B.J.Briscoe等研究了PTFE填充PEEK的摩擦学性能，发现复合材料中PTFE的质量分数在逐渐增加的过程中，复合材料的摩擦系数越来越小，载荷能力得到明显提升。