開發在高接觸壓力下具有持續潤滑性的機械強度高的超潤滑水凝膠材料具有挑戰性。
在這項工作中，中科院蘭州應化所Feng Zhou，南昌大學Ying Liu受蚯蚓表皮持久潤滑特性的啟發，開發了一種多級結構超潤滑水凝膠 (MS-SLH) 系統，即所謂的潤滑劑自泵水凝膠。
文章要點
1）MS-SLH 系統通過化學解離雙網絡水凝膠來生成堅固且起皺的潤滑層，然后使用激光蝕刻來生成圓柱形紋理孔作為用于儲存潤滑劑的腺狀口袋。
2）MS-SLH 系統表面表現出超快水化特性和可逆的孔關閉和孔打開行為。目前的 MS-SLH 系統表現出優異的 SL 特性，如下所示：在高接觸壓力條件下（P：11.32 MPa），COF 非常低（~0.0079）；穩定而強大的SL壽命（COF：~0.0028，P：8.48 MPa，100k 次循環）無表面磨損；以及在空氣中以有限的潤滑劑體積（5 μL）持續的潤滑期（3700 次循環）。
3）MS-SLH體系的強大而持續的潤滑性可能歸因于滑動界面處強的靜電排斥效應、解離潤滑層的堅固但柔順的模量以及動態剪切過程中從紋理孔的腺狀袋中釋放的自泵潤滑劑的協同作用。基于自建設備的演示實驗直觀地展示了MS-SLH體系持久的SL行為。
這項工作為大規模生產適用于高端醫療設備或運動部件的高性能水潤滑涂層提供了一種簡單的策略。
參考文獻
Ma, S., Liu, L., Zhao, W. et al. Earthworm inspired lubricant self-pumping hydrogel with sustained lubricity at high loading. Nat Commun 16, 398 (2025).
DOI：10.1038/s41467-024-55715-8
https://doi.org/10.1038/s41467-024-55715-8
