天然软骨是一种兼备固-液双相特征、具有典型层状结构特征和特别应力耗散机制的湿滑资料。现在，从工程使用视点来说，寻觅类似于天然软骨的新式光滑资料具有挑战性。其间，外表接枝聚合物刷和水凝胶资料引发重视。但传统外表引发聚合办法制备的聚合物刷层较薄，在微观粗糙触摸标准下易被剪切磨掉，这约束了其在工程领域中的使用。水凝胶是由亲水性聚合物网络构成的高分子资料，但传统水凝胶的水化才能与承载才能呈反比，水化度高的水凝胶资料过软，在高承载剪切过程中易变形；力学强度较高的凝胶外表水化功能较差，无法给予水凝胶优秀的光滑功能。曩昔20年，学术界对软物质光滑资料的研讨，未能协同考虑界面光滑、机械承载和抗磨损。

  兰州化学物理研讨所固体光滑国家重点试验室资料表/界面课题组聚集于研讨高功能仿生水光滑资料。近期，该课题组与英国帝国理工学院等协作，构筑了新式仿生层状关节软骨水光滑资料，完成微观粗糙标准触摸工况下高承载、低冲突和抗磨损功能的一致，促进高功能软物质水光滑资料走向实践工程使用。

  研讨人员通过知道、学习和剖析天然关节软骨的界面水光滑机制、生化结构散布特征和特别的机械应力耗散机制，提出新式双层结构化聚合物刷/水凝胶复合资料的制备战略。研讨人员将引发剂接枝于高强度双交联水凝胶网络中，通过原子搬运自由基聚合（ATRP），聚合物刷从凝胶亚外表成长出来并环绕进水凝胶网络中，完成典型的分层结构。资料上层因为离子型聚合物刷的存在，构成疏松的岛状结构且具有更高水化程度，起到光滑减磨的效果；基层的凝胶坚持细密的网络结构，赋予资料更高的承载才能。研讨标明，表层和底层的厚度及两层的力学模量匹配度是操控界面光滑功能的重要的条件。仿生层状资料在比较来说较高的负载（~10 N，触摸应力~8.5 MPa）条件下，通过50000次的往复循环冲突后，其外表冲突系数仍可安稳维持在0.025左右，证明了其光滑功能。科研人员通过调查资料外表磨痕描摹，发现通过50000次的循环测验后，资料表层基本上没有磨损现象，验证了此类资料的抗磨损才能。研讨团队与帝国理工学院教授D.Dini团队协作，从界面光滑和触摸力学两层视点对试验成果进行系统性理论解说，清晰仿生层状关节软骨资料的光滑、承载和抗磨损机制。

  前沿科学与教育局重点项目和中国科协青年人才托举工程方案等的支撑。相关研讨成果宣布在