基于聚合物-磷脂复合体系的液体超滑的分子机理、设计及应用研究

基本信息
批准号:51775295
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李津津
学科分类:
依托单位:清华大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈新春,王伟,程洁,王岩,刘鹏霄,邓明明,段依芹,师帅,吴璞
关键词:
液体超滑水合效应生物润滑薄膜润滑双电层效应
结项摘要

Since the appearance of superlubricity, it has attracted a great amount of attention among researchers in many fields. The investigation on the superlubricity rule and mechanism does not only have great influence on exploring the nature of friction and lubrication, but also lays the foundation for the engineering application of superlubricity. This project would choose polymer-lipid system as the main research object of liquid superlubricity, because it belongs to bio-materials with good biocompatible property and also has no pollution to the environment, which has a great potential application for artificial joints and other micro-medical devices. This project would investigate in detail the rule and mechanism of liquid superlubricity based on this system. First, the adsorption rule of polymer and lipid on the surface would be investigated, and the relationship between liquid superlubricity at nano-scale and molecule structure and adsorption would be revealed. Second, the effect of heating and interface on liquid superlubricity would be investigated, and the molecule and energy dissipation mechanism of liquid superlubricity would be revealed. Finally, the optimal polymer-lipid system would be designed according to the synergy effect between polymer and lipid, and the stable existence condition of liquid superlubricity at macro-scale would be established.

超滑概念自从提出以来就一直吸引着各个领域学者的广泛关注。对超滑规律和机理的研究,不仅对探索摩擦及润滑的本质具有重要的意义,而且也为超滑的实际工程应用打下基础。本项目将选取聚合物-磷脂复合体系作为液体超滑的研究对象,因为该体系属于生物水基材料,具有很好的生物相容性,对环境没有污染;未来在人工关节及其他微型医疗器械上具有广泛的应用潜力。项目将针对这一体系形成液体超滑的规律和机理展开深入研究。首先,揭示聚合物和磷脂分子在表面上的吸附规律,并建立纳米尺度下液体超滑与分子结构、表面吸附之间的关系。其次,揭示热效应、界面效应等对液体超滑的影响,并提出液体超滑的分子机理和能量耗散机制。最后根据聚合物与磷脂分子之间的协同作用设计最优的聚合物-磷脂复合超滑体系,并研究宏观尺度下该体系的稳定存在条件。

项目摘要

超滑概念自从提出以来就一直吸引着各个领域的学者的广泛关注。对超滑规律和机理的研究,不仅对探索摩擦和润滑的本质具有重要的意义,而且也为超滑的实际工程应用打下基础。本项目将选取聚合物-磷脂复合体系作为液体超滑的研究对象,因为该体系属于生物水基材料,具有很好的生物相容性,对环境没有污染;未来在人工关节及其他微型医疗器械上具有广泛的应用潜力。项目针对这一体系形成液体超滑的规律和机理开展了深入研究,并取得了如下成果:1)揭示了聚合物和磷脂分子的表面吸附规律以及磷脂吸附形态和润滑之间的关系,提出了聚合物对磷脂润滑的影响规律和作用机制。2)揭示了不同链长的磷脂的润滑性能和吸附结构演化规律,建立了基于水合润滑的磷脂在不同吸附温度下的润滑模型。3)成功制备了共聚水凝胶,和蓝宝石对摩实现了超滑状态,摩擦系数减小到0.005,确定液体超滑的剪切层和润滑状态,提出液体超滑的分子机理。4)制备了基于氧化石墨烯GO-PSBMA纳米复合水凝胶,揭示了水凝胶的微观结构、氧化石墨烯含量及润滑剂的种类对纳米复合水凝胶的超滑行为影响,建立了氧化石墨烯增强水凝胶超滑的模型。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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