High Lubricity Meets Load Capacity: Cartilage Mimicking Bilayer Structure by Brushing Up Stiff Hydrogels from Subsurface

材料科学 润滑性 润滑 复合材料 双层 软骨 粘弹性 图层(电子) 往复运动 润滑油 聚合物 自愈水凝胶 纳米技术 机械工程 工程类 气体压缩机 解剖 生物 高分子化学 医学 遗传学
作者
Mingming Rong,Hui Liu,Michele Scaraggi,Yanyan Bai,Luyao Bao,Shuanhong Ma,Zhengfeng Ma,Meirong Cai,Daniele Dini,Feng Zhou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:30 (39) 被引量:171
标识
DOI:10.1002/adfm.202004062
摘要

Abstract Natural articular cartilage has ultralow friction even at high squeezing pressure. Biomimicking cartilage with soft materials has been and remains a grand challenge in the fields of materials science and engineering. Inspired by the unique structural features of the articular cartilage, as well as by its remarkable lubrication mechanisms dictated by the properties of the superficial layers, a novel archetype of cartilage‐mimicking bilayer material by robustly entangling thick hydrophilic polyelectrolyte brushes into the subsurface of a stiff hydrogel substrate is developed. The topmost soft polymer layer provides effective aqueous lubrication, whereas the stiffer hydrogel layer used as a substrate delivers the load‐bearing capacity. Their synergy is capable of attaining low friction coefficients (order 0.010) under heavily loaded conditions (order 10 MPa contact pressure) in water environment, a performance incredibly close to that of natural articular cartilage. The bioinspired material can maintain low friction even when subjected to 50k reciprocating cycles under high contact pressure, with almost no wear observed on the sliding track. These findings are theoretically explained and compounded by multiscale simulations used to shed light on the mechanisms responsible for this remarkable performance. This work opens innovative technology routes for developing cartilage‐mimicking ultralow friction soft materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
星河之外spectator完成签到,获得积分10
1秒前
yyfdqms完成签到,获得积分10
1秒前
Mr.Bad发布了新的文献求助10
2秒前
威武问枫完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
5秒前
6秒前
茉莉青提发布了新的文献求助20
7秒前
ss应助Suica采纳,获得10
8秒前
乐乐应助llg采纳,获得10
8秒前
balabala发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
AFong发布了新的文献求助10
12秒前
科研通AI5应助LSY28采纳,获得10
12秒前
Steven发布了新的文献求助10
13秒前
小白发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
啦啦啦啦啦完成签到,获得积分10
21秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
NexusExplorer应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
22秒前
22秒前
ss应助dadad采纳,获得10
24秒前
kai发布了新的文献求助10
25秒前
28秒前
28秒前
史璐璐完成签到,获得积分10
29秒前
31秒前
balabala完成签到,获得积分10
31秒前
小苗发布了新的文献求助10
32秒前
32秒前
33秒前
34秒前
英姑应助威武问枫采纳,获得10
34秒前
35秒前
不知道发布了新的文献求助10
36秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3778761
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3324341
关于积分的说明 10217907
捐赠科研通 3039436
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668081
邀请新用户注册赠送积分活动 798544
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758415