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PMMA骨水泥是由粉末状的聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)和液态单质的甲基丙烯酸甲酯(MMA)发生聚合反应生成的一种高分子共聚物。PMMA骨水泥能牢固的固定人工移植体,并具有良好的手术可操作性,因此被看作是髋关节置换、膝关节置换及牙科等手术的“黄金标准”。但是,PMMA骨水泥的抗拉强度(24～50MPa)远低于其抗压强度(73-120MPa),导致骨水泥在承受较大荷载时容易出现脆性断裂。在循环荷载下,PMMA骨水泥壳与宿主骨的界面,或者骨水泥壳与移植体的界面,容易产生疲劳裂纹,引起疲劳性断裂。同时,PMMA骨水泥的聚合反应是一个高发热反应,平均每克甲基丙烯酸甲酯(MMA)释放大约554焦耳的热量,局部温度高达80-120℃,比人体正常的许可温度(50-60℃)高出30～40℃,容易造成骨水泥附近的人体组织的热坏死。碳纳米管(CNT)拥有优异的物理和力学性能而被认为是复合材料的理想增强相,已成为当前最吸引科学界眼球的材料。CNT能赋予复合材料许多新的功能,可以很好的代替碳纤维等传统材料,充当骨水泥材料的增强体,发展成具有导热性良好、抗弯以及耐疲劳等多项功能的碳纳米管／骨水泥(CNT/PMMA)复合材料。但是,碳纳米管间的范德华力使得碳管极易团聚缠绕在一起,不容易被均匀分散在骨水泥基体中,影响了与基体的界面结合强度,严重的限制了碳纳米管优异性能的发挥。如何将CNT均匀的分散到骨水泥基体中,成为首先要解决的关键问题。本文首先采用UV/Fenton 3步纯化法清除原始碳管携带的无定型碳和催化剂等杂质,然后采用绿色的功能化方法对碳纳米管进行修饰改性,即利用葡萄糖水热处理过程中形成的芳香族化合物成功的在碳纳米管的表面织上了一层纳米尺度的包覆层,改变了传统的聚合物单体的方法来对碳纳米管进行功能化。经过拉曼光谱表征,水热处理后的碳纳米管在1580cm-1处表现出特征强峰,证明碳纳米管的结构并未受到破坏。经傅里叶红外光谱表征,在碳纳米管红外光谱图上的1211 cm-1处、1601 cm-1处和1736 cm-1处均表现出强峰,分别代表碳纳米管表面成功的携带上了羟基(-OH),羰基(>C=0)和羧基(-COOH)等功能性官能团。通过Origin 9.0和XPSPEAK 4.1软件对功能化前后碳纳米管表面的C元素和O元素的XPS精细谱图进行分峰处理,可以判断碳纳米管表面的C1s峰被分为五个峰,分别为C1-C5峰,其中C3峰(286.2eV)归属为羟基,C4峰(287.5eV)归属为酮羰基,C5峰(289.4 eV)为归属为羧基。碳纳米管表面的O1s峰分为01-03三个峰,其中,O1(531.5 eV)可归属为醌或酮羰基,02(532.6 eV)可归属为酯或酸酐中的O-C=O基团,而03(533.7eV)可归属为醚或酚中的C-O基团,结果表明CNT经葡萄糖水热法处理后,在其管壁上成功的枝接上了羟基,羰基和羧基等功能性官能团。通过TEM透射电镜扫描的图像,可以测得碳管表面成功的被织上了一层12nm～22nm厚的亲水性的碳包覆层。采用超声波震荡的方法将功能化的碳纳米管与MMA溶液混合均匀后,加入PMMA粉末以及BPO和DMPT等催化剂,发生聚合反应生成CNT/PMMA骨水泥。根据丙烯酸骨水泥的国际标准ISO-5833-2002的规定,测定了骨水泥在掺入碳管后的聚合最高温度、热坏死系数、固化时间和导热系数等热学性能参数。对测试数据进行方差分析(检验假设a=0.01),实验结果表明：碳纳米管能极大的改善骨水泥的热学性能。根据ASTM E399-06和ASTMF2118-01a的规范要求,对骨水泥的抗压、抗弯、断裂韧性和疲劳强度进行了测试,并借助于威布尔(Weibull) 3参数分析方法对骨水泥的疲劳寿命建立了预测模型。对Paris公式进行改进,进行了带有预制裂纹的CNT/PMMA复合骨水泥弯曲疲劳试验,得出疲劳裂纹扩展的重要参数C、m值,研究了掺加碳纳米管后骨水泥的疲劳裂纹的扩展规律。力学测试结果表明,当掺加质量分数3%的的碳管后,跟标准试件(未掺加碳管的骨水泥)相比,CNT/PMMA骨水泥的抗压强度增长幅度较小,但是抗弯强度、断裂韧性和疲劳寿命均有显著性的提高,疲劳裂纹的扩展速率明显趋缓。通过对碳纳米管的功能化处理,提高了碳纳米管与骨水泥之间的界面结合强度,优化骨水泥的热学和力学性能,获得了具有良好力学性能的碳纳米管／骨水泥复合材料。