人工关节通过外科手术植入人体内，代替患病关节功能，达到缓解关节疼痛，恢复关节功能的目的。近十年内，人工关节置换术在其成功率已经超过了90%。但随着人工关节长时间运动摩擦，摩擦界面温度升高，不利于关节滑液吸附在滑动界面上进行润滑，这给人工关节带来了严重的摩擦磨损甚至损坏。此外，严重磨损产生的碎屑会引起关节发炎，给患者带来极大的痛苦，甚至使患者完全丧失活动能力。因此，如何改善典型钛合金人工关节材料长时间摩擦下由于界面温升导致的润滑失效具有重要意义。

  近期，合肥工业大学机械工程学院徐玉福教授课题组在聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)微凝胶用于关节滑液润滑方面取得新进展，通过制备粒径均匀的纳米级PNIPAM微凝胶，并将其分散在关节滑液中作润滑剂。以钛合金/超高分子量聚乙烯模拟人工关节摩擦副，设计了相关摩擦学试验，在销-盘式摩擦试验机上研究了滑动速度、载荷和温度等因素对润滑行为的影响。结果表明，PNIPAM微凝胶可以显著降低钛合金材料的摩擦与磨损；并且微凝胶还表现出明显的温敏润滑特性，当摩擦过程中温度接近微凝胶的低临界溶液温度时，微凝胶结构塌陷吸附在滑液蛋白表面，并进一步吸附到摩擦界面上，此时，摩擦副获得最低的摩擦系数，缓解了人工关节材料由于长时间摩擦升温导致的润滑不足问题。

  这一发现有助于建立钛合金人工关节润滑新策略，为实现人工关节延寿提供了新方法。相关成果以标题为“Temperature-sensitive tribological performance of titanium alloy lubricated with PNIPAM microgels”发表于国际期刊Applied Surface Science上。

  合肥工业大学徐玉福教授为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金的资助。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151392