近年来,光固化型牙科复合树脂因其色泽美观且临床操作方便,逐渐替代化学固化型牙科复合树脂成为主流修复材料。目前纯树脂材料的强硬度和耐磨性仍不能满足临床需要,因此研究者们尝试通过加入纳米无机填料来增强树脂基体。无机填料的形状、尺寸和含量均对树脂基体的性能有较大的影响。本文借鉴牙釉质的结构特征,选用柱状纳米Si O2作为牙科修复复合树脂的填料,研究填料对复合树脂力学性能和摩擦性能的影响。目前关于柱状纳米Si O2的力学和摩擦学增强效果的研究相对较少,同时通过实验方法较难揭示其内在的增强机理。分子动力学方法从微纳尺度研究材料的结构,同时能深层次解析材料的相关性能,是目前常用的材料模拟方法。因此,本文采用分子动力学模拟开展了以Bis-GMA/TEGDMA为基体的Si O2/牙科树脂复合材料的计算模拟研究,探究Si O2纳米柱对复合树脂力学性能及摩擦性能的增强效果,并从微观尺度揭示其增强机理,为牙科修复材料的增强改性实验提供理论依据。本文研究了Si O2纳米柱填料的含量和尺寸对牙科树脂基体微观结构和力学性能的影响。由Si O2纳米柱/牙科修复树脂体系的刚度矩阵可以看出,纳米柱复合树脂体系呈现出横观各向同性的特点,即垂直于纳米柱轴线的平面为各向同性面。但是复合树脂在平行于纳米柱轴线的方向上的性能与其他方向不同。这种性能的各异性与天然牙的结构特点更吻合。复合体系的弹性模量和剪切模量均随纳米柱填料含量和直径的增加而显著增加。这是由于Si O2纳米柱含量增加能有效增强树脂的氢键作用,降低复合体系的自由体积分数,使复合体系的密实度增强,从而提高材料力学性能。此外,Si O2纳米柱的弹性模量随直径的增大而逐渐增加也是复合体系的力学性能增强的原因之一。Si O2纳米柱填料的长度对体系的氢键密度和结合能均无明显影响,因此其长度变化对复合体系的力学性能影响较小。本文分别构建纯牙科修复树脂和Si O2/牙科树脂复合材料在不同压痕深度下的摩擦副模型,研究了Si O2纳米柱填料和不同压痕深度对牙科树脂基体的结构和摩擦性能的影响。研究发现,树脂层在摩擦过程中会出现剪切变形、摩擦磨损以及相对滑动现象。对树脂层的速度分布情况进行探究,结果发现,Si O2纳米柱能有效能有效减少树脂分子的键伸缩势能和键角弯曲势的增长速率,从而减缓牙科树脂基体因摩擦产生的剪切变形。同时Si O2纳米柱填料能减缓树脂内的剪切速率,从而减缓树脂分子相互剪切运动的趋势。原因主要是Si O2纳米柱能提高树脂基体的剪切模量,复合树脂的抗剪切变形能力增强,从而在相同外力作用下复合树脂的剪切变形程度更小。此外,降低压痕深度,即减少径向压力可降低树脂层的剪切变形程度。对树脂层的温度分布情况进行探究,结果发现,摩擦模拟结束后,Si O2/牙科树脂复合体系温度更低,体系的稳定性更高。同时Si O2纳米柱可降低界面摩擦温度,从而减少树脂因分子热运动产生的摩擦磨损。此外,压痕深度越低,纯树脂体系与复合树脂体系的温度越低,体系稳定性越好。因此,降低压痕深度能有效减少摩擦热的产生,从而减少树脂体系的磨损率。计算了树脂分子与上层和衬底之间的摩擦界面结合能,以探究树脂层与衬底之间相对滑动现象的原因。结果表明Si O2纳米柱作为填料加入牙科树脂基体中,增强了树脂基体间的相互作用,从而减少对摩物对树脂分子的吸附作用,减缓相对滑动现象的出现。