固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

本论文首先综述了生物润滑、仿生润滑及聚合物类仿生润滑材料的研究进展，然后以微凝胶、聚合物刷及聚合物-无机复合微球为基础材料，设计并制备了功能性的仿生润滑纳米微球，最后以其为水润滑添加剂，实现水介质中的低摩擦，关节疾病的潜在药物治疗，以及界面的摩擦调控等，本论文的主要研究内容及结论如下：

1. 采用大分子单体共聚的方法，制备了温敏性接枝共聚物微凝胶PNIPAAm-g-PEG，该微凝胶在水中具有良好的收缩-溶胀能力，以其为水润滑添加剂，在钢钢摩擦副之间显示了一定的减摩抗磨效果。为避免水润滑中的腐蚀现象，向微凝胶体系中加入了具有抗腐蚀和抗磨作用的苯并三氮唑(BTA)，微凝胶-BTA的复合体系不仅明显降低了钢钢摩擦副腐蚀程度，而且抗磨减摩效果更加明显。更重要的是，当温度升高到LCST以上时，摩擦系数和磨损体积都有明显降低，表明该复合体系的摩擦学性能显示出了明显温度依赖性，这为研究响应性软物质胶体润滑材料提供了一定的理论基础。

2. 通过表面引发原子转移自由基聚合，制备了聚电解质刷接枝的空心二氧化硅微球 PSPMK-g-HSNPs，该复合微球外部聚合物刷层在水中具有良好的水化能力，而空心二氧化硅内核对药物具有较高的负载量，摩擦学性能的测试结果表明，该复合微球具有一定的水润滑能力；药物负载及释放的研究表明，该微球可成功负载抗炎药物阿斯匹林，且对药物有明显的缓释效果；研究结果表明，水合润滑和药物负载的结合为多功能纳米微球同时实现关节润滑和关节疾病治疗提供了可能。

3. 首先制备了具有ATRP引发基团的微凝胶，然后通过原子转移自由基聚合，在微凝胶上接枝 PSPMK聚合物刷，得到毛发状的复合微凝胶SB-g-NBrMGs，在流变学的测试中，该刷型微凝胶显示出了微弱剪切增稠的特性；在摩擦学测试中，以弹性的PDMS球来取代钢球，刷型微凝胶极大地降低了滑移界面之间的摩擦系数，且实现了宽温度范围内的高效润滑。除此之外，该刷型微凝胶的生物相容性良好，且作为药物载体时实现了温度响应的药物释放行为，研究结果表明，所制备的毛发状微凝胶有望作为一种智能仿生润滑剂用于生物润滑领域。

4. 通过无皂乳液聚合的方法，制备了磁性温敏型复合纳米凝胶，其具有良好的温度响应性、磁场驱动性以及光热效应，将其作为水润滑添加剂用于摩擦界面之间时，起到了良好的水润滑效果，更重要的是，滑移界面的摩擦可通过环境温度的变化、外加磁场的驱动以及近红外的照射实现多模式的调控，该研究主要是利用功能性胶体物理化学性质的改变，来实现界面的摩擦调控。

5. 设计并制备了具有环境湿度和近红外光双响应的PDMS@Fe₃O₄@PSPMK 复合片材，首先，在高湿度条件下，复合片材表面的聚电解质刷水化，摩擦系数极低，然后，在近红外光辐照下，水化层破坏，摩擦系数急剧升高，最后，停止辐照，聚电解质刷又从周围环境中吸收水分，摩擦系数重新恢复到超低的水平，简言之，在高湿度和近红外光的共同作用下，实现了界面的摩擦可逆调控，这在智能传感器、微流体及可控传动装置等领域有潜在应用价值。