水凝胶在光滑表面摩擦的孔径依赖性与慢弛豫

水凝胶由交联聚合物基质浸渍溶剂（如水）构成，溶剂体积分数可超过 90\%。由于其可调的理化性质、生物相容性和超低摩擦，它们在许多科学和工程应用中十分重要。其多相结构导致复杂的界面流变学，但对水凝胶摩擦的详细微观理解仍在发展中。利用定制摩擦计，我们在此识别出聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAAm）和琼脂糖水凝胶球在光滑表面上的三种不同摩擦行为机制。我们发现，在低速度下，摩擦由通过多孔水凝胶网络的水动力流动控制，并与特征孔径成反比。在高速度下，凝胶与表面间形成介观润滑液膜，服从弹性流体动压理论。在这些机制之间，摩擦力下降一个数量级，并表现出数分钟的慢弛豫。我们的结果可解释为聚合物在受限缠结下随弛豫时间增加的界面剪切稀化。这种转变可通过改变溶剂盐浓度、溶剂粘度和界面滑动几何来调节。