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:176
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
勿明发布了新的文献求助10
刚刚
喜悦一德发布了新的文献求助10
1秒前
露露露完成签到,获得积分10
1秒前
调皮的问芙完成签到,获得积分10
2秒前
贰鸟应助科研小白采纳,获得10
2秒前
qwer发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
天天天晴完成签到,获得积分10
3秒前
橘子完成签到,获得积分10
3秒前
zhangweiji完成签到,获得积分10
4秒前
中岛悠斗完成签到,获得积分10
4秒前
耍酷的剑身完成签到,获得积分10
5秒前
忐忑的邑完成签到,获得积分10
5秒前
余明意完成签到,获得积分10
5秒前
橘寄完成签到,获得积分10
6秒前
柏林完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
Goblin完成签到 ,获得积分10
6秒前
上官若男应助Qq采纳,获得10
6秒前
bk201完成签到 ,获得积分10
6秒前
boliu完成签到,获得积分10
6秒前
乐观寻雪完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
寂寞的菠萝完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
白云四季完成签到,获得积分10
10秒前
内向苡发布了新的文献求助10
10秒前
池不胖完成签到 ,获得积分10
10秒前
WSY完成签到,获得积分10
10秒前
CipherSage应助匿蝶采纳,获得10
11秒前
科研修沟完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
11秒前
boliu发布了新的文献求助10
11秒前
南风应助123采纳,获得10
11秒前
11秒前
Ava应助酷炫的听枫采纳,获得10
11秒前
chemhub完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Materials for Green Hydrogen Production 2026-2036: Technologies, Players, Forecasts 500
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 500
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 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4030805
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3569464
关于积分的说明 11358311
捐赠科研通 3299956
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1816964
邀请新用户注册赠送积分活动 891069
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 814002