第十五届全国表面工程青年学术会议

分子间相互作用是决定材料物理化学性质及功能的核心因素。近年来，在生物机械摩擦学领域，研究者们致力于表征这些相互作用，尤其是非共价键在软材料与生物界面的关键作用。本次报告将介绍我们利用纳米力学工具应用于量化聚合物/生物聚合物材料及生物系统中分子间相互作用的最新研究进展，重点关注海洋贻贝的湿黏附机制。贻贝黏附蛋白富含乙酰儿茶酚氨基酸（如L-3,4-二羟基苯丙氨酸，DOPA），在实现贻贝与水下多种基底表面的快速、牢固黏附中发挥关键作用。然而，DOPA化学并非影响贻贝湿黏附的唯一因素。我们近期研究系统揭示了贻贝水下黏附中分子间与表面相互作用机制，包括生物聚合物-金属配位、阳离子-π、阴离子-π作用以及疏水环境中的氢键作用。这些发现为多功能软材料的设计提供了理论基础。例如，传统观点认为贻贝角质层机械性能来源于铁离子和DOPA的螯合。然而，我们发现钒离子和DOPA的多配体交联特才是决定其超强机械性能的关键因素。基于这些机制，我们开发了一系列自修复、高承载、超润滑的微纳涂层材料，这些材料在生物医学工程和生物摩擦学领域展现了广泛应用前景。这些研究不仅为仿生材料设计准则提供了新见解，还为基于可调分子相互作用的多功能软材料的设计开辟了新途径。
 

生物机械摩擦学；生物界面微纳力学；超润滑系统；润滑机制