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仿生表界面力学与自修复润滑表面设计

先进仿生润滑表面已能够达到与天然润滑系统相媲美的润滑性能，极大地推进了植入式医疗器械在生物医学领域的广泛应用。然而，一旦损坏，它们的润滑性通常会不可逆地下降，因为表面剥离的涂层材料往往：1）由于不可逆的键断裂无法重新粘结到原始基面上；2）通过非特异性相互作用桥接黏附两个摩擦表面。因此，开发可定向自修复的润滑表面是有望解决上述问题的有效手段之一。实现摩擦表面润滑涂层定向自修复，本质上需要涂层材料与所修饰表面的相互作用具有可逆性与特异性。基于此，借助配对点击化学发展了一种可定向自修复超润滑系统。通过操纵两类动态共价键(硼酯键和席夫碱键)，将两种末端修饰的聚合物胶束选择性地结合到与其分别配对的表面，构建润滑系统中两摩擦表面的润滑涂层。在无损情况下，凭借水化胶束刷装结构强烈的空间排斥和阳离子介导的粘附消除，摩擦表面在生理高压下可表现出超润滑性；当磨损发生，润滑胶束与其配对表面间的动态键优先解离以耗散能量，然后重新定向结合到配对表面进行涂层修复，即使在重复损坏后也能恢复高润滑能力。这项工作为保障仿生摩擦副在长期服役过程中润滑性能的耐久性需求提供了一种有效的润滑表面设计方法，具有一定的指导意义。