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:197
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
量子星尘发布了新的文献求助10
刚刚
虚幻亦竹完成签到,获得积分10
1秒前
nicaicai完成签到,获得积分10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Xzz发布了新的文献求助10
1秒前
suite完成签到,获得积分20
1秒前
博一博完成签到 ,获得积分10
1秒前
端庄涫完成签到 ,获得积分10
2秒前
zzzz完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
谭成勇发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
小张在努力完成签到 ,获得积分10
3秒前
酷www发布了新的文献求助10
3秒前
搜集达人应助uo采纳,获得10
3秒前
照相机完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
红枣完成签到,获得积分10
4秒前
星辰完成签到,获得积分10
4秒前
好困应助RICK采纳,获得10
4秒前
淡淡碧玉完成签到,获得积分10
4秒前
喵喵发布了新的文献求助10
4秒前
田様应助seven光年采纳,获得10
4秒前
河工大发布了新的文献求助20
5秒前
5秒前
6秒前
kiwibeta完成签到,获得积分10
6秒前
zhs7011完成签到,获得积分10
6秒前
彭于晏应助choi采纳,获得10
6秒前
RLV完成签到,获得积分10
6秒前
王通发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
小厮发布了新的文献求助10
6秒前
huihuiwang完成签到,获得积分10
7秒前
陈品琪发布了新的文献求助10
7秒前
甜蜜滑板发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
8秒前
俏皮秋烟完成签到,获得积分10
8秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 12000
(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
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5699594
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5131828
关于积分的说明 15226788
捐赠科研通 4854566
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604778
邀请新用户注册赠送积分活动 1556151
关于科研通互助平台的介绍 1514417