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聚乙烯基膦酸（PVPA）是一种亲水性聚合物，具有良好的生物相容性、亲水性和涂层稳定性，对人工关节用钛合金材料进行表面改性可实现超滑。研究发现PVPA涂层在不同盐溶液中表现出了不同的摩擦特性，这与PVPA涂层与润滑介质的相互作用及其表面特性具有明显关联性。本研究采用实验与模拟相结合的方法，探究了聚合物分子链在微纳米尺度上的摩擦特性，揭示了分子间不同相互作用对分子链摩擦特性的影响机理，为从分子层面理解聚合物的微观摩擦特性提供了理论基础。
本研究从微观尺度探讨了盐溶液中金属阳离子对PVPA超滑特性的影响机理。首先采用原子力显微镜（AFM）明确了PVPA改性Ti6Al4V表面与聚苯乙烯（PS）微球探针在不同单价盐溶液（LiCl、NaCl、KCl和CsCl）中的超滑特性。进一步考虑到黏附是摩擦变化的重要原因，采用AFM分析了不同盐溶液中摩擦副间的黏附特性，并利用分子动力学（MD）模拟阐明了润滑剂中PVPA分子链与阳离子之间的静电相互作用，建立其与黏附特性以及摩擦特性的关联规律。本研究从分子间作用力的角度出发为分析亲水性聚合物涂层的摩擦特性提供了新思路。
（1）PVPA涂层在单价盐溶液中的超滑特性受涂层表面黏附和阳离子水合特性的协同调控。
（2）分子间的静电力是影响表面黏附特性的一个重要因素，且单价阳离子的尺寸越大，其与PVPA分子链间的静电相互作用能越低。
本研究不仅对丰富聚合物水基超滑理论具有重要的学术意义，而且可为人工关节体内磨损失效问题的解决提供必要的理论基础和技术支持。
蔡洪运，北京工业大学机械工程系2021级毕业研究生。研究领域包括纳米摩擦学和分子动力学模拟。
张彩霞，博士生导师，北京工业大学材料与制造学部教授。研究方向包括超滑、摩擦调控及数字孪生等。以第一或通讯作者在ACS Applied Materials & Interfaces、Friction、Applied Mathematical Modelling等权威期刊发表SCI论文30余篇，获得北京市自然科学二等奖1项。
刘志峰，博士生导师，教育部“重大人才工程”特聘教授，机械工业重型机床数字化设计与测试重点实验室主任，吉林省高端数控装备先进制造与智能技术重点实验室主任，主要研究方向包括高端机床装备、摩擦超滑、机器人等。
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2021年影响因子为4.924，五年影响因子为5.662，位居Q1区。2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划”领军期刊（全国共22项），2021年荣获“第五届中国出版政府奖期刊奖提名奖”。2022年变为月刊，年发文量120篇，在Springer平台和SciOpen平台同时完全开放获取出版。
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