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
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
小巧富完成签到,获得积分10
2秒前
MMI完成签到 ,获得积分10
4秒前
1234完成签到,获得积分20
4秒前
6秒前
9秒前
zhao完成签到,获得积分10
10秒前
ZengFly完成签到,获得积分10
10秒前
shushuwuwu发布了新的文献求助30
10秒前
惕守应助小化采纳,获得10
10秒前
真实的傲儿完成签到 ,获得积分10
12秒前
Cssss完成签到,获得积分10
12秒前
虞美人发布了新的文献求助10
13秒前
华仔应助追风少年采纳,获得10
13秒前
稳重寒梦完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
liao发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
动听清炎完成签到,获得积分10
17秒前
Danish发布了新的文献求助10
20秒前
ccc发布了新的文献求助10
20秒前
罗媛完成签到,获得积分20
20秒前
222666完成签到,获得积分10
20秒前
善学以致用应助xixi采纳,获得10
21秒前
Jasper应助shushuwuwu采纳,获得10
22秒前
22秒前
24秒前
25秒前
25秒前
25秒前
小蘑菇应助熙慕采纳,获得10
26秒前
D-L@rabbit发布了新的文献求助10
26秒前
英姑应助zhangxu采纳,获得30
27秒前
jeremyher完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
zuodadu发布了新的文献求助10
31秒前
Cssss发布了新的文献求助10
31秒前
31秒前
Orange应助liao采纳,获得10
31秒前
共享精神应助ccc采纳,获得10
33秒前
34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
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
The Victim–Offender Overlap During the Global Pandemic: A Comparative Study Across Western and Non-Western Countries 1000
King Tyrant 720
T/CIET 1631—2025《构网型柔性直流输电技术应用指南》 500
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 5589963
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4674416
关于积分的说明 14793871
捐赠科研通 4629469
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2532480
邀请新用户注册赠送积分活动 1501159
关于科研通互助平台的介绍 1468527