基于可控光致离解的超低摩擦高承载管状水凝胶

基于可控光致离解的超低摩擦高承载管状水凝胶

        水凝胶具有高含水量、优异的生物相容性和润滑性能，以及与细胞外基质相似的微观结构，正成为最有前途的关节软骨替代材料之一。然而，水凝胶材料同时满足高负载和低摩擦是一个挑战。大多数水凝胶都是脆性的，断裂能约为10 J·m−2，而软骨的断裂能为～1000 J·m–2。已经投入了大量的精力来合成具有改进的机械性能的水凝胶，例如增加聚合物网络的致密性、引入动态非共价键和增加聚合物的疏水性，所有这些都是以牺牲水凝胶的润滑性能为代价的。中国科学院兰州化学物理研究所周峰研究员课题组开发了一种具有各向异性管状结构的水凝胶材料，其致密性从表面到地下逐渐降低并最终消失，从而实现润滑和承载之间的平衡。表面具有亲水羧基的多孔层表现出极低的摩擦（摩擦系数（COF）～0.003，1N；COF～0.08，20N）抵靠在坚硬的钢球上，而底层起着极好的承载作用。更重要的是，管状结构在表面和次表面之间的逐渐过渡确保了润滑层和轴承层之间摩擦应力的均匀分布，这赋予了材料持久而光滑的摩擦性能。具有各向异性管状结构的水凝胶具有非凡的润滑性能，在组织工程和医疗设备中具有潜在的应用前景。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cjoc.202300203