受葱叶结构启发的新型软骨原型具有强大的超润滑性
来源：原创 更新时间：2024-01-08 16:18:19 编辑：管理员 浏览：123
受葱叶结构启发的新型软骨原型具有强大的超润滑性
在生理上高的接触压力下，同时实现超低摩擦、几乎零表面磨损和长寿命，对人类软骨假肢的开发仍然是一个巨大的挑战。中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室周峰研究员和麻栓红研究员研究团队受定向表面微观形貌和粘液水合作用协同作用产生的葱叶独特润滑机制的启发，通过将厚的亲水性聚电解质刷链化学嵌入高强度各向异性水凝胶块体的亚表面，开发了一种新型的层状软水凝胶软骨原型。它表现出各向异性的聚合物网络，具有独特的机械性能（拉伸强度：8.3至23.7MPa；弹性模量20.0至30.0MPa）、各向异性的水合表面纹理、超级润滑性和优异的耐磨性。Thydrogel结构在大范围的接触应力（0.2至2.4 MPa）下可表现出小于≈0.01的低摩擦系数（COF），并在高接触压力（≈2.4 MPa）条件下保持软骨状的持久（50k滑动循环）、强健的超级润滑性（COF≈0.006）和几乎零磨损。理论基础揭示了多尺度表面各向异性、力学和水合作用如何调节超低摩擦的产生。这项工作为制造具有非凡润滑性的坚固软材料作为可植入原型和涂层提供了一种新的设计范式。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202310271