Mechanically Robust Super‐Lubrication Polycarbonate‐Polyurethane (PCU) Enabled by Design of Dynamic Mechanics Network and Manufacture of Constrained Hydrogel Coating
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Abstract Natural meniscus exhibits synergistic functions of load‐bearing, stress dissipation, and lubrication. Although synthetic materials show great potential for meniscus replacement, simultaneously exhibiting superior mechanical properties and robust super‐lubrication characteristics remains a significant challenge. Herein, a novel PCU material is developed that realizes exceptional mechanical robustness and ultralow friction through the synergistic integration of a dynamic 2‐ureido‐4[1H]‐pyrimidinones(UPy) hydrogen bond network within the bulk phase and a constrained hydrated‐hydrogel coating on the surface. UPy is chemically incorporated into the PCU synthesis, resulting in excellent load‐bearing capacity, high elastic modulus (45.2 MPa), and extraordinary fracture energy (96.996 kJ m −2 ) of PCU‐UPy. Subsequent manufacture of the entangled hydrogel coating on the surface of PCU‐UPy endows it with excellent hydration lubrication capacity. Due to the strong covalent combination and interpenetrating behavior between the hydrogel network and the PCU‐UPy matrix, the entangled hydrogel coating shows high bonding strength (toughness: ≈960 J m −2 ) and stable mechanical modulus in a long‐term physiological environment. The PCU‐UPy‐Hydrogel exhibits an ultralow coefficient of friction (COF: ≈0.0095) during 30 000 sliding cycles under a normal load of 10 N against stainless steel pins, superior wear resistance, low cytotoxicity, and implant biosafety. This work provides a new solution for developing high‐performance implantable prosthesis materials.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Mechanically Robust Super‐Lubrication Polycarbonate‐Polyurethane (PCU) Enabled by Design of Dynamic Mechanics Network and Manufacture of Constrained Hydrogel Coating
- Date Crossref
- 26/11/2025
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Chinese Academy of Sciences pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Lanzhou Institute of Chemical Physics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Lanzhou University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Yantai University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Chinese PLA General Hospital Department of Orthopedics pays non établi dans la noticeÉtablissement de santé
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School of Chemistry and Chemical Engineering State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State Key Laboratory of Solid Lubrication pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Shandong Laboratory of Yantai Advanced Materials and Green Manufacturing Yantai 264006 China pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Chinese Academy of Sciences, Lanzhou Institute of Chemical Physics et Lanzhou University, avec 5 autres affiliations.
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