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 高分子化学 生物 解剖 遗传学 医学 工程类 气体压缩机
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:182
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
海虎爆破拳完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
1秒前
milly完成签到,获得积分10
2秒前
luo发布了新的文献求助10
2秒前
菜鸟12发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
xiaohuihui发布了新的文献求助10
3秒前
豆莎包完成签到 ,获得积分10
4秒前
大脑小用完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
zzz发布了新的文献求助10
9秒前
浮游应助winkin采纳,获得10
11秒前
香蕉觅云应助聪慧的安容采纳,获得10
11秒前
大气伯云发布了新的文献求助10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
今天只做一件事应助玖月采纳,获得10
13秒前
FashionBoy应助zzz采纳,获得10
13秒前
乌滴子完成签到,获得积分10
14秒前
饭胖胖完成签到,获得积分10
14秒前
轻松紫霜发布了新的文献求助10
14秒前
小蘑菇应助好运连连采纳,获得10
15秒前
15秒前
卿卿发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
菜鸟12完成签到,获得积分20
16秒前
柴火妞发布了新的文献求助30
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
20秒前
今后应助Echo采纳,获得10
20秒前
Eaven完成签到 ,获得积分20
20秒前
21秒前
宋锦博发布了新的文献求助10
21秒前
科研通AI5应助博修采纳,获得10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
Sociologies et cosmopolitisme méthodologique 400
Why America Can't Retrench (And How it Might) 400
Another look at Archaeopteryx as the oldest bird 390
载人航天技术(下册)载人航天出版工程 作者:陈善广 ISBN:9787515914695 300
创造互补优势国外有人/无人协同解析 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 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4649652
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4037707
关于积分的说明 12488697
捐赠科研通 3727616
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2057427
邀请新用户注册赠送积分活动 1088328
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 969471