先进的表面工程技术已实现了可媲美天然润滑系统的仿生润滑表面设计制备，极大地推动了植入式医疗器件如人工心脏泵、人造关节软骨等在生物医疗领域的广泛应用。植入人体后，这些器件需要在长达十几年甚至几十年的工作周期中保持高密度长寿命的工作特性，以维系人体生命健康和正常机能运转。然而，在相对运动的过程中，器件中的摩擦副部分会不可避免地发生摩擦磨损，一旦摩擦副表面发生损坏，它们的润滑性通常会不可逆地下降，造成器件功能失效。究其原因在于，从表面剥离的润滑涂层材料往往：1）由于不可逆的键断裂无法重新粘结到原始基面上；2）通过非特异性相互作用桥接黏附两个摩擦表面。常规的应对措施主要集中于通过在涂层材料中引入强黏附基团如邻苯二酚，来增强润滑涂层对表面的黏附力，提高摩擦副表面的耐磨性。这种手段虽然可以一定程度上延长器件的工作寿命，却无法从根本上解决摩擦副因磨损而导致润滑失效的问题。
点击化学中，动态共价键以其可逆性和选择性为突出特点，在各个领域受到了广泛的关注。然而，迄今为止，关于如何巧妙运用动态键的纳米力学特性来赋予润滑表面定向自修复能力的研究非常有限，在作者看来，这可能是从本质上解决摩擦副表面因磨损而导致润滑性能不可逆转降低的关键。通过这一方法来实现表面的持久润滑性，才能真正促成植入式医疗器件表面润滑涂层技术向临床应用的转化。基于此，东南大学机械工程学院江苏省微纳生物医疗器械设计与制造重点实验室项力副研究员与阿尔伯塔大学曾宏波院士团队合作，报道了一种通过配对点击化学实现定向自修复的超润滑表面设计策略。通过操纵两类动态共价键(即硼酯键和席夫碱键)，两种末端修饰的F127润滑胶束选择性地结合到它们的配对表面，构筑了摩擦副的两个润滑涂层。在无损情况下，凭借F127水化胶束刷装结构强烈的空间排斥和阳离子介导的粘附消除，摩擦表面在生理高压下可表现出超润滑性 (~0.002)。当磨损发生，润滑胶束与其配对表面间的动态键优先解离以耗散能量，然后重新定向结合到配对表面，在实现涂层修复的同时可有效避免两表面间的桥接黏附，即使在重复损伤后也能恢复超润滑性能。这项工作为保障医用植入器件在长期服役过程中摩擦副部分润滑性能的耐久性需求提供了一种有效的方法，对自修复功能性表面设计开发具有一定的指导意义。
相关工作以“Targeted repair of super-lubricating surfaces via pairing click chemistry”为题，发表在材料学科国际顶级期刊Advanced Functional Materials上。项力副研究员为本文的第一作者，东南大学为第一作者单位和第一通讯单位。该研究工作受到了国家自然科学基金委以及江苏省基础研究计划自然科学基金等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202301593
