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关节软骨具有优异的高承载和超润滑特性，但乏血管、神经等损伤后难以修复，常导致骨关节炎等疾病。水凝胶因其相似的固液两相、三维网络结构以及良好的生物相容性和可调控的力学性能，被视为潜在的软骨替代材料。然而，传统水凝胶在高负载下易变形，难以实现天然软骨的高承载和超润滑特性。
结合分子网络设计、温度梯度诱导取向与纳米增强技术，制备具有垂直有序蜂窝状结构的高强韧HA复合水凝胶，模拟天然软骨深层胶原纤维、多糖等的有序取向和高承载功能。
通过温度梯度诱导构建了具有垂直有序蜂窝结构的高强韧HA复合水凝胶，模拟了天然软骨的各向异性微结构。
压缩强度达11 MPa，压缩模量5.2 MPa，经过100万次动态压缩疲劳后，应变变化仅1.92%，表现出优异的抗疲劳性能。
摩擦性能优越，滑动摩擦系数较低（0.05），具有稳定的扭动摩擦性能。
软骨修复与替代材料：因其高强、低摩擦、抗疲劳和生物相容性，适合用于关节软骨修复或替代。
软组织工程支架：可用于构建人工血管、组织工程支架等。
医疗器械涂层：作为高强度、低摩擦的涂层材料，用于植入式医疗器械表面。
软体机器人关节部件：其优异的力学与摩擦学性能使其适合用于柔性机器人的关节与运动部件。
张欣悦，中国矿业大学材料与物理学院师资博士后，研究领域包括功能材料仿生设计、软材料摩擦学和人工关节生物摩擦学等。入选2024年江苏省卓越博士后计划，主持国家自然科学基金1项，国家重点实验室开放基金2项，发表学术论文20余篇，授权发明专利4项。
陈凯，中国矿业大学材料与物理学院教授。研究领域包括功能材料仿生设计、软材料摩擦学、人工关节生物摩擦学、生物3D打印和耐磨材料设计等。主持国家自然科学基金3项、江苏省自然科学基金2项、中国博士后科学基金3项。已出版学术专著1部，发表学术论文100余篇，其中SCI论文收录90余篇，授权发明专利10余项。
张德坤，中国矿业大学材料与物理学院教授。研究领域包括微摩擦学、生物材料与摩擦学、矿山机械可靠性、健康监测与智能运维。获国家技术发明二等奖2项，江苏省科技进步一等奖2项，省部级科技进步二等奖3项；入选教育部新世纪优秀人才支持计划、江苏省“333人才培养工程等人才项目。主持国家重点研发计划课题1项，国家自然科学基金项目6项，省部级基金项目3项，已出版专著3部，发表论文300余篇，其中SCI收录200余篇，获得发明专利50余项。
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域国际学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2024年影响因子为8.2，在Web of Science核心合集数据库机械工程领域182种期刊中排名第7位(前4%)，稳居Q1区。现为月刊，年发文量160篇。2024年入选“中国科技期刊卓越行动计划二期”领军期刊。2025年起，Friction正式转至自主科技期刊国际化数字出版平台SciOpen发布传播，实现完全独立运营，踏上中国科技期刊自主办刊新征程！
撰稿 | 张欣悦
编辑 | 徐 军
审核 | 解国新
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