指甲、鸡爪和牙齿是三种典型的生物硬组织。指甲和鸡爪同为生物角蛋白材料,其主要用于保护、搜索和抓取；而牙齿是人体内硬度最高的组织,其主要用于咀嚼和撕裂食物。此外,生物材料都有一定的自修复功能,而水分在其中起到重要作用。因此,研究这三种生物硬组织的微观结构和摩擦学性能以及水分对其自修复特性的影响,不仅有助于丰富生物摩擦学的基础知识,也可以为仿生复合材料的设计提供指导意见。指甲和鸡爪都是由角蛋白组成,且其功能具有相似性,因此本文对这两种材料进行了对比研究。首先采用扫描电子显微镜和能谱仪分析了指甲和鸡爪的微观结构和成分,进而利用纳米压痕/划痕仪和维氏硬度仪,初步研究了指甲和鸡爪的摩擦学性能及其损伤自修复特性。牙釉质是人体中钙化程度最高的组织,是覆盖在牙齿表面最主要的物质。本文采用纳米压痕/划痕仪和原子力显微镜研究了牙釉质的微观摩擦学性能,并对其损伤的修复过程进行了初步探讨。通过研究,本文获得的主要结论如下：1.指甲和鸡爪微观结构的不同导致其摩擦学性能和自修复能力有较大差异。由于具有更好的纤维取向性,指甲表面的划痕摩擦系数略低于鸡爪。此外,指甲横截面上垂直于纤维方向的划痕摩擦力比平行于纤维方向的大,划痕宽度小；鸡爪内外层结构的不同使得其外层的摩擦力较大,划痕宽度较小。2.水分对指甲和鸡爪表面的损伤恢复起到重要作用。浸泡在水中,指甲和鸡爪上的压痕变形能够在5min和30min内完全恢复,指甲和鸡爪上的划痕恢复速度与压痕相近,但是在大载荷下会存在残余损伤。3.牙釉质纳米压/划痕试验均可使牙釉质表面发生晶粒细化现象,随着接触压力的增加,HA颗粒逐渐被压碎,颗粒的直径最终稳定在20nm左右。这种20nm左右的微晶可以看作是组装牙釉质的最小单元。4.牙釉质压痕损伤在人工唾液中的恢复过程可分为两个阶段：第一阶段主要表现为在水分作用下,纳米羟基磷灰石颗粒的团聚使得牙釉质损伤能够在一定程度上恢复；第二阶段,主要表现为再矿化过程中Ca、P等离子的沉积使牙釉质颗粒变宽变厚。