骨与关节损伤是人们生活中最常见的伤病之一。人工关节置换术是治疗各类骨关节疾病的常用有效手段，但是作为一种非生理性手术，在假体植入材料、人工关节配伍、假体远期失效、手术接受年龄等方面仍存在许多亟待解决的问题。为此，人们广泛开展关于人工关节及其置换技术，以及人工软骨的理论探索与实验研究。将仿生学理论和方法创造性地应用于天然关节软骨系统，进行关节软骨仿生工程的研究，是本文的一大创新。关节软骨仿生工程具有重要的理论研究意义和工程应用价值：狭义方面，能够指导带有仿生“软垫层”的新型人工关节的设计与构建；广义方面，能够建立“软垫轴承”理论与模型，丰富和发展生物摩擦学理论，使其应用于更广泛的工程学领域。 在本文中，关节软骨仿生工程研究主要包括三个部分：关节软骨仿生设计基础理论研究；多孔粘弹性UHMWPE仿生软骨材料制备，梯度功能UHMWPE仿生软骨材料制备与连接，UHMWPE仿生软骨材料表面改性处理等多项关键技术的实验研究；以及基于关节软骨仿生工程的新型人工关节成型方法研究。 首先，从仿生学的视角深入阐述天然关节软骨的本体特征和工程学性质，从结构、材料、功能、智能等方面提出关节软骨宏微观层次的仿生设计原理；建立关节软骨仿生设计模型。选择多孔软垫层，梯度功能与仿生连接，强韧性耐磨表面等仿生特征进行实验研究。 其次，根据“多孔可渗透软垫层”仿生特征，选择超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料，基于模压-滤取法（T-L法）和热致相分离法（TIPS法），制备多孔UHMWPE仿生软骨材料；评价材料、机械和摩擦学性能。根据“梯度功能”和“生物连接”两个仿生特征，基于改进T-L法和TIPS法，制备梯度功能UHMWPE仿生软骨材料，实现仿生连接；评价材料、机械、摩擦学和界面连接性能。根据“强韧性耐磨表面”仿生特征，基于T-L法和TIPS法，进行γ辐照改性处理和预处理，制备具有强韧性耐磨表面的梯度功能UHMWPE仿生软骨材料。结果表明：设计并构建出具有具有良好材料、机械、摩擦学和界面连接性能的仿生软骨材料。 最后，综合关节软骨仿生设计基础理论研究和关键技术的实验研究，加以应用，提出基于关节软骨仿生工程的带有“软垫层”的具备多种仿生特征的新型人工关节的成型方法。同时提出有待进一步研究的问题，并展望课题研究的前景。