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  人工關(guān)節(jié)通過(guò)外科手術(shù)植入人體內(nèi)，代替患病關(guān)節(jié)功能，達(dá)到緩解關(guān)節(jié)疼痛，恢復(fù)關(guān)節(jié)功能的目的。近十年內(nèi)，人工關(guān)節(jié)置換術(shù)在其成功率已經(jīng)超過(guò)了90%。但隨著人工關(guān)節(jié)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)摩擦，摩擦界面溫度升高，不利于關(guān)節(jié)滑液吸附在滑動(dòng)界面上進(jìn)行潤(rùn)滑，這給人工關(guān)節(jié)帶來(lái)了嚴(yán)重的摩擦磨損甚至損壞。此外，嚴(yán)重磨損產(chǎn)生的碎屑會(huì)引起關(guān)節(jié)發(fā)炎，給患者帶來(lái)極大的痛苦，甚至使患者完全喪失活動(dòng)能力。因此，如何改善典型鈦合金人工關(guān)節(jié)材料長(zhǎng)時(shí)間摩擦下由于界面溫升導(dǎo)致的潤(rùn)滑失效具有重要意義。

  近期，合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院徐玉福教授課題組在聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝膠用于關(guān)節(jié)滑液潤(rùn)滑方面取得新進(jìn)展，通過(guò)制備粒徑均勻的納米級(jí)PNIPAM微凝膠，并將其分散在關(guān)節(jié)滑液中作潤(rùn)滑劑。以鈦合金/超高分子量聚乙烯模擬人工關(guān)節(jié)摩擦副，設(shè)計(jì)了相關(guān)摩擦學(xué)試驗(yàn)，在銷(xiāo)-盤(pán)式摩擦試驗(yàn)機(jī)上研究了滑動(dòng)速度、載荷和溫度等因素對(duì)潤(rùn)滑行為的影響。結(jié)果表明，PNIPAM微凝膠可以顯著降低鈦合金材料的摩擦與磨損；并且微凝膠還表現(xiàn)出明顯的溫敏潤(rùn)滑特性，當(dāng)摩擦過(guò)程中溫度接近微凝膠的低臨界溶液溫度時(shí)，微凝膠結(jié)構(gòu)塌陷吸附在滑液蛋白表面，并進(jìn)一步吸附到摩擦界面上，此時(shí)，摩擦副獲得最低的摩擦系數(shù)，緩解了人工關(guān)節(jié)材料由于長(zhǎng)時(shí)間摩擦升溫導(dǎo)致的潤(rùn)滑不足問(wèn)題。

  這一發(fā)現(xiàn)有助于建立鈦合金人工關(guān)節(jié)潤(rùn)滑新策略，為實(shí)現(xiàn)人工關(guān)節(jié)延壽提供了新方法。相關(guān)成果以標(biāo)題為“Temperature-sensitive tribological performance of titanium alloy lubricated with PNIPAM microgels”發(fā)表于國(guó)際期刊Applied Surface Science上。

  合肥工業(yè)大學(xué)徐玉福教授為該論文的通訊作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151392