利兹大学 水凝胶(左手边)和PDMS(右手边)之间的界面
这些图像是以100，000倍的放大率拍摄的
学分:利兹大学 工程师们开发了一种模拟人体软骨的新材料——人体的减震和润滑系统，这可能预示着新一代轻质轴承的发展
软骨是在关节周围发现的一种柔软的纤维组织，它为行走、跑步或举重产生的压缩负荷提供保护
它还提供了一个保护性的润滑层，让骨骼以无摩擦的方式相互传递
多年来，科学家们一直试图创造一种具有软骨特性的合成材料
迄今为止，他们的结果喜忧参半
但是在《应用高分子材料》杂志上发表的一篇论文中，利兹大学和伦敦帝国学院的研究人员宣布他们已经创造了一种功能类似软骨的材料
研究小组认为软骨样材料在工程上有广泛的用途
软骨是一种双相多孔材料，意味着它存在于固相和液相中
它通过吸收关节中产生的一种叫做滑液的粘性物质来转换到液相
这种流体不仅润滑关节，而且当被保持在软骨的多孔基质中时，它提供了抵抗压缩力的水弹性缓冲
因为软骨是多孔的，滑液最终会排出体外，这样有助于分散通过身体的能量，保护关节免受磨损和冲击损伤
在这一点上，软骨返回到其销售阶段，准备重复循环
博士；医生
领导这项研究的利兹大学机械工程学院研究员西亚瓦什·索尔塔纳姆马迪说:“科学家和工程师们多年来一直试图开发一种具有软骨惊人特性的材料
我们现在已经开发了一种用于工程应用的材料，它模仿了软骨中发现的一些最重要的特性，之所以成为可能，是因为我们已经找到了一种模仿自然的方法
“在工程中，合成材料有许多应用，例如轴承，这种材料很软，但能承受重载，磨损最小
一种行为类似软骨的材料在工程上是有潜力的
" 早期开发合成软骨系统的尝试集中在水凝胶的使用上，水凝胶是一种吸水材料
水凝胶在减少摩擦方面很好，但在压力下表现不佳
问题之一是水凝胶在压缩后需要时间才能恢复正常形状
研究人员已经克服了这个问题，创造了一种合成多孔材料，由聚二甲基硅氧烷或PDMS(一种基于硅的聚合物)基质中的水凝胶制成
基质保持水凝胶的形状
在这篇论文中，科学家们报告说，水凝胶在PDMS基质中的承载性能是水凝胶本身的14到19倍
在10%-30%的应变范围内，复合材料的平衡弹性模量为452千帕，接近所报道的测试软骨模量的值
水凝胶还提供了润滑层
科学家们认为，基于软骨功能的新材料的未来应用将挑战许多传统的油润滑工程系统
博士；医生
监督这项研究的机械工程学院副教授迈克尔·布莱恩特说:“利用水作为有效润滑剂的能力有许多应用，从发电到医疗设备
然而，与通常使用油基润滑剂和硬表面涂层的传统工程系统相比，这通常需要不同的方法
“该项目帮助我们更好地理解这些要求，并开发新的工具来满足这一需求
" 论文《软骨衍生水凝胶/缠结聚合物-具有多孔弹性的弹性体结构的制备》发表在《应用聚合物材料》杂志上
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