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近年来，仿生智能润滑材料研究蓬勃发展，为应对复杂工况下的摩擦控制需求提供了创新解决方案。在这一领域中，刺激响应型聚合物因其动态可调的界面特性而备受关注，其摩擦可控性成为开发智能润滑表面和实现动态接触调控的关键性能指标。自然界中，经过亿万年进化的生物体展现出精妙的摩擦调控机制，为人工材料系统的设计提供了丰富的灵感源泉。例如，人类关节软骨通过独特的"水合润滑-力学承载"协同机制实现低摩擦高耐磨；鲶鱼则能通过肌肉驱动皮肤模量变化实现动态润滑逃逸。这些生物原型为开发新一代智能润滑材料指明了方向。
MXene作为一种包含过渡金属碳化物的二维材料，以其导电性、高纵横比与对近红外光响应的特性而闻名。其表面具有大量活性官能团，使其在可主动操纵的多功能水凝胶系统中不可或缺。此外聚电解质刷在摩擦控制方面同样至关重要。归因于聚合物主链上链段的高度水合性质，以及它们通过表面原子自由基聚合在聚合物链段上生长的能力使其可以为基材提供优异的润滑性能。
受到人工关节与鲶鱼的启发，我们提出了一种引入MXene的水凝胶系统。首先在水凝胶材料的表面接枝聚电解质刷以提供基础的水合润滑性能。之后利用MXene的近红外光热性能，通过对材料进行远程近红外光辐照以调节其整体温度，利用不同温度下钙离子与聚丙烯酸分支链上的羧基之间的相互作用以控制水凝胶的模量。通过这种模量的变化可以调控摩擦表面的接触面积以最终达到调控材料表面的润滑性能的目的。
本文设计了一种能够远程快速调节其摩擦系数的智能水凝胶。该水凝胶在默认状态下表面表现出高摩擦系数。但在近红外光的辐照下，可以通过调节其模量使其迅速的转变为低摩擦系数表面。利用MXene的光热性能，通过近红外光辐照，主动调节材料温度。使得材料在远程控制下在橡胶态和玻璃态之间转换。与鲶鱼和人体关节中观察到的自然机制类似，在聚电解质刷的辅助下，使材料表面完成在高摩擦状态（COF≈0.24）与低摩擦状态（COF≈0.1）之间的可逆转变。同时壳聚糖的加入也确保了MXene在水凝胶基质中均匀的分散。
这种创新的水凝胶系统通过调节材料本体模量以达到对表面摩擦的控制，为智能润滑水凝胶、界面检测和调节传输的发展提供了一种新的解决方案。将MXene作为近红外光热剂引入系统，也提供了一种远程，快速可控的调控方法。该控制机制可以运用在智能贴片或智能运动设备中，通过远程控制材料模量来提高其相对应的力学性能或在柔性机器人的应用中实现智能抓取。
本质上，这项研究突显了MXene复合水凝胶在摩擦控制方面的巨大潜力，为后续开发其他类似的智能润滑水凝胶提供了一种基础蓝图。
赵楠，西北工业大学材料学院在读博士研究生。研究领域包括超润滑或摩擦可调控光热复合弹性体与快速光响应杀菌水凝胶的设计。
刘国强，西北工业大学先进润滑与密封材料研究中心教授，博士生导师。先后入选翱翔海外学者引进计划、陕西省高层次青年人才计划等，以第一或通讯作者发表SCI论文50余篇，引用3000余次，主要研究领域包括聚合物基仿生润滑材料、界面摩擦调节和控制、医疗器材表面润滑、微纳米结构加工等。
刘旭庆，西北工业大学教授，博导，国家级领军人才，“航空航天特种润滑和密封 ”陕西省科技创新团队带头人，烟台先进材料与绿色制造山东省实验室首席科学家。英国高等教育学会会士，英国皇家艺术学会会士，英国化学会会士，英国纺织学会会士，英国曼彻斯特大学客座研究员。曾主持英国工程和自然科学研究委员会科研项目两项，主持欧盟地平线项目一项，劳斯莱斯和路博润等企业横向课题多项。现主持科技创新2030—重大项目专题一项，国家自然科学基金面上项目一项，国家自然科学基金委领军人才项目一项，分别主持陕西省科技创新团队项目和咸阳市工业重点研发项目。目前研究方向包括：航天航空润滑材料，高性能纤维材料，智能可穿戴设备，生物医用纤维等。
周峰，中国科学院兰州化学物理研究所所长、党委副书记、研究员，亚太材料科学院副院士，中国化学会会员、理事，中国化学会青年工作者委员会副主任委员，中国机械工程学会摩擦学分会副主任委员、润滑材料与摩擦化学专业委员会主任委员，甘肃省化学会副理事长。2012年入选中组部“万人计划”“青年拔尖人才”；2013年国际仿生工程学会“杰出青年奖”；2015年入选甘肃省领军人才；2016年首届“中国优秀青年科技人才奖”；2016年英国皇家工程学会杰出访问学者“Distinguished visiting fellowship”；2017年入选科技部中青年科技创新领军人才和中组部第三批万人计划科技创新领军人才；2017年中国科学院第十二届杰出青年；2017年何梁何利科学与技术青年创新奖。研究方向包括：软物质界面与材料、海洋防污、减阻降噪、生物润滑、边界润滑等。
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2023年影响因子为6.3，五年影响因子为6.7，在Web of Science核心合集数据库机械工程领域183种期刊中排名第9位(前5%)，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！
编辑 | 徐军
审核 | 解国新
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