수화젤의 마찰과 윤활 - 그 풍부함과 복잡성

생물학적 결합 조직, 예를 들어 연골과 각막 기질은 섬유 성 콜라겐과 프로테오글리칸으로 구성된 본질적으로 수화젤입니다. 수화젤의 표면 특성에 대해서는 알려진 바가 거의 없지만, 동물 연골 간의 극히 낮은 마찰과 같은 생물학적 연성 조직에서 매혹적인 마찰적 거동을 관찰합니다. 우리는 세포외 기질에 존재하는 용해된 폴리머 네트워크가 젤 상태에서 연골의 특정 마찰적 거동에서 중요한 역할을 한다고 생각합니다. 용해된 폴리머 매트릭스의 일반적인 마찰적 특성을 밝히기 위해 다양한 유형의 수화젤의 마찰을 조사하였고, 매우 풍부하고 복잡한 마찰적 거동이 관찰되었습니다. 마찰력과 하중에 대한 의존성은 젤의 화학 구조, 대향 기질의 표면 특성, 그리고 측정 조건에 따라 다르며, 이는 고체의 경우와는 완전히 다릅니다. 가장 중요하게는, 젤의 마찰 계수는 매우 넓은 범위에서 변하며 매우 낮은 값(≈ 10-10)을 나타내어 두 개의 고체 재료 간의 마찰에서는 얻을 수 없는 값입니다. 젤 마찰을 설명하기 위해 반발-흡착 모델이 제안되었으며, 이는 젤의 폴리머 체인이 기질에 비접착성(반발성)일 때 수화된 폴리머 사슬의 윤활에 기인하고, 기질에 접착성일 때 흡착된 폴리머 체인의 탄성 변형에 기인한다고 설명합니다.