【背景介绍】
贻贝启发的化学，由于其独特的多功能功能来控制动态分子尺度的相互作用，已成为合理设计和合成新水凝胶的强工具。尤其是，贻贝启发的水凝胶具有无与伦比的独特优势，而传统的竞争优势是其他同类产品所无法企及的，因此在生物医学工程，软电子和致动器以及可穿戴传感器等众多领域中得到了广泛的探索。尽管充满激情和活力，但仍未就此新兴话题进行全面，及时的审查。
【科研摘要】
最近，中科院兰州物化所杰出青年周峰研究员，香港城市大学长江学者王钻开教授与中科院院士刘维民教授携手团队在5月发表了《Chemical Society Reviews》题为“Mussel-inspired hydrogels: from design principles to promising applications”的综述。在这篇综述中，作者讨论（1）天然贻贝和贻贝启发性材料中湿粘附的基本相互作用机理；（2）利用贻贝启发的结构单元之间的相互作用，获得工程水凝胶的关键途径；（3）贻贝类水凝胶的新兴应用，特别是在柔性电子学和生物医学工程领域；（4）该多学科领域的未来前景和未解决的挑战。作者预想，本综述将提供有见地的观点，以激发下一代水凝胶及其后续产品开发中的新思维和创新。
【图文探讨】
1.简介
作为一种有前途的软质材料，它与生物组织具有极大的相似性，并且具有机械，电气和功能特性的广泛集成，已经在从生物医学工程到软机器人的众多领域中探索了1种 水凝胶。软电子学，环境科学，和能源科学。在自然界中，海洋贻贝可以通过分泌粘附蛋白紧密附着在海水中的异物表面，从而形成坚硬的粘附斑。斑块-基质界面的强湿粘附力主要来自六个重要的贻贝足蛋白（mfps），即 mfp-1至mfp-6。
这六个蛋白质的共同特征在于存在不同的残基，如DOPA，酪氨酸，苯丙氨酸以及阳离子，阴离子和不带电荷的基团，尽管这些残基的相对含量有所不同。特别地，mfp-5含有最高量的DOPA（30mol％），该功能性残基具有很强的湿粘附性，并且被认为是斑块界面上最重要的粘附底漆。除了DOPA，其他残基（如疏水基团和带电基团）也通过控制疏水基团，阳离子-π或静电相互作用来赋予湿粘合力。请注意，尽管DOPA具有出色的附着力，但它也容易受到有害氧化的影响。取而代之的是，贻贝通过进化含有高水平硫醇基团（2mol％）的mfp-6抑制DOPA的氧化还原化学反应，即使在氧化环境中也能维持持久的附着力。因此，对贻贝蛋白及其相应残基的细致操作对于获得理想的湿粘着力至关重要。
图1.贻贝启发的化学与水凝胶融合的潜在优势和应用。
从这种有趣的DOPA介导的嵌入中学习到，许多研究兴趣已经被转移到对潜在相互作用机制的理解以及为多功能应用开发大量人造材料的研究中。正如预期的那样，与传统的同类产品相比，贻贝类水凝胶在许多方面都表现出许多优势（图1）。首先，在以贻贝为灵感的构建基块中，基于邻苯二酚的动态键很容易断裂，从而有效地耗散了能量，从而可以设计出具有出色韧性和可拉伸性的水凝胶。而且，动态键在损坏时可以可逆地构建，从而赋予水凝胶以快速的自愈能力。第二，与仅存在特定且单一相互作用的常规材料相反，贻贝启发性构建基块具有多种相互作用。这种独特的功能为开发适应复杂外部环境的新型水凝胶提供了新的维度。第三，由于DOPA基团具有强湿粘合力的固有优势，贻贝类水凝胶的应用可以得到丰富，并在可植入生物电子和组织粘合剂中找到有希望的应用。最后但并非最不重要的一点是，许多受到贻贝启发的水凝胶也具有光热，抗氧化和生物相容性。
在过去的十年中，贻贝启发的水凝胶领域取得了长足的进步，从设计各种贻贝启发的构建基块到潜在应用的开发，如图1和2所示。
图2. 近年来贻贝类水凝胶的主要进展的简要时间表。
2. 贻贝类水凝胶的基本设计原理
贻贝启发的相互作用整合到水凝胶网络中起着至关重要的作用。为了制定贻贝类水凝胶设计的总体蓝图。下面强调了贻贝类化学的基本相互作用机理以及一些新兴的贻贝类材料。
为了更好地贻贝贝激发的相互作用，已广泛采用了各种力测量技术，例如单分子原子力显微镜（SM-AFM），胶体探针AFM，和表面力仪器（SFA）。测量结果已证实，邻苯二酚部分在形成多种相互作用中起主要作用，这在一定程度上外在分子的化学性质。为了更好地理解邻苯二酚介导的相互作用，图3说明了可能存在的非共价相互作用和共价键，它们通常在天然贻贝和以贻贝为原料的材料中共存并协同工作。
图3. 贻贝启发化学中典型的非共价相互作用和共价键的示意图。
2.2 新兴的以贻贝为灵感构筑工程水凝胶
尽管贻贝启发化学背后的相互作用机制中存在大量尚未探索的事实，但是人们仍致力于将这些引人入胜的非共价和共价相互作用用于协调水凝胶交联网络。引人入胜的贻贝启发性相互作用赋予水凝胶许多独特的特性，例如自我修复，通用的湿粘合性，出色的适应性，高效的能量耗散（即，强韧性和超强拉伸性）以及出色的功能整合性。受这些发现的启发，许多天然和合成部分已被用作构建贻贝类水凝胶的基本构件。这些贻贝类积木的优缺点，如表1所示。
2.2.1 聚多巴胺基砌块
多巴胺可以在碱性溶液中通过氧化过程自聚合并自组装成PDA纳米聚集体。所得的纳米聚集体不仅可以沉积在各种基材的表面上以形成功能性涂层，而且可以在溶液中生长成大颗粒（图12a）。由于邻苯二酚和醌基团的保真度，PDA涂层和PDA纳米颗粒都可以完美地继承形成非共价/共价相互作用的能力，因此，它们都经常被用作合成贻贝类水凝胶的基础材料。
图12. 使用基于PDA的构建基块制作以贻贝为灵感的水凝胶。
2.2.2 多酚作为构建基块
单宁酸与基于PDA的构建基相比，天然多酚（尤其是TA）因其低成本，天然衍生和无色的优点而越来越受到人们关注，以贻贝为灵感的水凝胶的制备。考虑到具有许多邻苯二酚基团和相对较高分子量的TA，它具有通过氢键，金属配位和硼酸酯-邻苯二酚络合形成水凝胶交联网络的能力。作为一个典型的例子，经典的冻融法被利用来利用多个氢键来产生物理交联的PVA/TA水凝胶。166受益于PVA和TA之间更强的氢键以及PVA和TA之间较弱的氢键PVA链，PVA/TA水凝胶分别具有高达2.88 MPa和1100％的高拉伸强度和伸长率。最近，通过利用PVA和TA之间的氢键以及TA和Al3+的螯合，在乙二醇/ H2O中制备了坚韧的PVA/TA/滑石/Al3+有机水凝胶（图13a）。这种有机水凝胶具有出色的在低温（-30°C）下保持高电导率和机械性能的能力（图13b），这是由于DSC热谱图证明了乙二醇的参与（图13c）。
图13. 以多酚类为基料制备贻贝类水凝胶。
2.2.3 邻苯二酚基聚合物作为基础
与多酚相比，由于存在游离的反应性胺/羧基，多巴胺和DOPA通过接枝方法更容易合成基于邻苯二酚的聚合物。与PDA和天然多酚形成鲜明对比的是，这些基于邻苯二酚的聚合物为设计各种以贻贝为灵感的水凝胶构建基块提供了很大的自由度和灵活性。迄今为止，主要存在两种途径来合成多种基于儿茶酚的聚合物。一种方法是通过产生酰胺键将多巴胺或DOPA直接缀合到聚合物的侧链上，典型情况如图14a所示。另一种方法是使用多巴胺作为前体来预合成DMA单体，然后进行原位自由基聚合过程。
图14.基于邻苯二酚的聚合物，可用于构造以贻贝为灵感的水凝胶。
2.2.4 邻苯二酚前体作为基础
为提高mfps的粘合性能，已证明了氧化剂引起的酪氨酸残基向DOPA的转化是有效的途径。受此策略的启发，带有一个带有羟基的苯环的聚合物前体具有巨大的潜力，可作为新型贻贝-启发性的构建基块。最近，使用Ag-木质素纳米颗粒（NP）触发的动态氧化还原儿茶酚化学制备了植物灵感的粘合水凝胶（图15）。203在这项工作中，预先合成的Ag-木质素NP可以与APS相互作用以生成APS。大量的自由基可以原位引发AAc的聚合反应，从而与果胶形成互穿凝胶网络（图15a）。由于存在多种非共价相互作用，并且Ag-木质素NPs作为纳米填料，因此，由贻贝启发的水凝胶具有优异的机械性能，例如2660％的高拉伸应变和5500 J的断裂能。m-2（图15b）。此外，水凝胶显示出对皮肤的长期可重复粘附（图15c和d），因为Ag-木质素NP可以建立动态的醌-邻苯二酚氧化还原系统，从而连续产生大量游离邻苯二酚基团。
图15. 使用木质素作为邻苯二酚前体的基础材料制造贻贝类水凝胶。
3. 贻贝类水凝胶的先进应用
由于贻贝启发的化学具有许多有趣的物理/化学特性，因此受到贻贝启发的水凝胶具有许多独特的特性，例如卓越的粘合强度，出色的光热效应，生物相容性，可注射性，可拉伸性和自修复能力。此外，许多贻贝启发的水凝胶还具有按需功能种类的无缝集成，具有电导率和刺激响应性等最新特性。因此，以贻贝为灵感的水凝胶在各种领域都有着诱人的应用潜力。下面主要关注生物医学工程领域以外的新兴高级应用，包括柔性电子，软致动器和环境修复。
3.1 柔性电子
在过去的几十年中，软导电材料的出现极大地促进了可拉伸和柔性电子产品的发展。与常规有机弹性体基质相比，水凝胶具有与人体皮肤相似的生理和机械性能，被认为是与人体相关的电子应用的更好替代品。特别是，受到贻贝启发的导电水凝胶在自粘可穿戴电子产品中具有广阔的发展潜力，从而消除了传统的基于聚合物/水凝胶的电子产品中对胶带或带子的需求。迄今为止，受到贻贝启发的导电水凝胶已被用作类似于皮肤的传感器，以感测外部刺激（例如应变和压力），以及用于电刺激和记录神经活动的可植入生物集成设备，接下来将介绍它们。
3.1.1 类似于皮肤的传感器
例如，导电的PVA/SWCNT/PDA水凝胶可以紧紧粘附并容易剥离，而皮肤表面没有残留物（图16a）。这种自粘式应变传感器可用于监测人类活动，例如手指的弯曲和放松，行走，咀嚼和脉搏（图16a）。即使由于皮肤般的自我修复能力而损坏，该传感器仍保留其固有的传感能力。
图16. 贻贝启发的导电水凝胶，用于柔性电子产品。
3.1.2 生物电子学
为了实现电刺激和神经活动监测，最近人们对通过组织-电极相互作用开发自粘式和植入式生物电子学的研究兴趣很大。在这个新兴领域，总体原则是优化组织-电极界面并最大程度地减少不匹配界面带来的不利影响。考虑到它们的生物适应机械性能，高水含量和生物相容性的性质，受到贻贝启发的导电水凝胶已成为与生物世界相互作用的有前途的候选物，而不是传统的金属电极。通常情况下，将PDA/GO/PAAm水凝胶用作自粘表面电极，以监测肌电信号（EMG）（图16e）。
3.2软致动器
得益于材料设计和配置优化的多功能性，水凝胶可以响应各种环境刺激，例如温度，pH，湿度和电，以改变其形状和物理性质。独特的刺激响应能力使水凝胶成为软执行器，智能机器人和人造肌肉组织等领域的转化应用的理想候选者。特别是，受贻贝启发的水凝胶可利用各种动态相互作用来构建梯度结构，这是一种新的方法。类软致动器。在2014年，Lee等人首次设计了一种基于可逆的邻苯二酚-Fe3+配位化学的贻贝类水凝胶致动器（图17a）。该水凝胶致动器是通过DMA和N-羟乙基丙烯酰胺（HEA）的共聚过程合成的，然后通过电场辅助电离印刷法将图案化的Fe3+整合到局部水凝胶网络中。请注意，硼酸盐基序需要预先引入水凝胶网络中作为临时保护基团，以帮助在电印过程中局部形成儿茶酚-Fe3+复合物。当贻贝启发的水凝胶浸入碱性溶液（pH 9.5）中时，由于产生了DOPA-Fe3+三重复合物，其局部交联密度大大增加。由于交联密度存在明显的梯度，因此水凝胶很容易使用pH值作为触发来产生弯曲驱动作用（图17b）。除了pH值外，还可以通过许多因素来调整此水凝胶驱动的曲率和速率，例如沉积的Fe3+含量，施加的电压，DMA含量和水凝胶厚度。还研究了不同金属离子对这种贻贝型激励器的激励速率和弯曲曲率的影响。致动器弯曲曲率的最大程度遵循以下顺序：Ti4+>Fe3+>Al3+≈Cu2+≈Zn2+，这在很大程度上取决于邻苯二酚-金属离子配合物的化学计量和相互作用强度。值得注意的是，Ti4+的驱动速度极快，为2.2–2.5 mm-1 s-1，比其他金属离子高5–22倍。除PDMA/PHEA致动器外，还利用PDA/PVA/Fe3+水凝胶的粘合特性，以贻贝为灵感的夹层三层复合致动器，将具有不同热膨胀系数的两层膜（即双轴取向聚丙烯和纸）。由于模数可调的界面，光热效应和湿气膨胀效应，设计的贻贝型水凝胶致动器对热量，湿度，NIR光和电压具有多种响应，甚至还具有独特的自锁功能。
图17. 贻贝启发的水凝胶，用于软促动器。
3.3 生物医学工程
鉴于牢固的界面粘合性，出色的光热能力，生物相容性，生理适应性机械性能以及与其他先进生物功能分子整合的多功能能力等优点，受到贻贝启发的水凝胶在生物医学工程的广泛应用中受到越来越多的关注，例如杀死细菌，伤口包扎，无创细胞移植和骨骼再生。接着下面主要介绍贻贝类水凝胶在过去五年中在某些高级应用（如杀死细菌和伤口敷料）方面的进展。
3.3.1 抗菌水凝胶
随着多药耐药性微生物的出现，抗菌生物材料在公共卫生和生物医学技术中起着有效抑制细菌感染的关键作用。在这方面，抗菌水凝胶已被认为是传统解决方案的诱人替代品。TA-羧化琼脂糖复合水凝胶显示出令人满意的抗菌活性，对大肠杆菌的抑制区直径（ZOI）为8毫米，与阳性对照庆大霉素（9毫米）相当（图18a和b）。值得注意的是，这些基于TA的抗菌水凝胶还表现出高生物相容性，对生物组织没有任何毒性（图18c和d），以及出色的抗氧化能力，可防止自由基引起的损伤。
图18. 贻贝启发的抗菌水凝胶。
3.3.2 伤口敷料
由于特定且复杂的伤口微环境，如果处理不当，皮肤/组织伤口很容易引起严重的细菌感染，尤其是由于某些慢性伤口的愈合时间通常长达1-2周甚至更长。必须开发可行的生物材料作为伤口敷料以促进伤口愈合。近年来，由于贻贝启发的水凝胶具有类似于细胞外基质的柔软特性，可用的潮湿环境，可调节的物理/化学特性，出色的组织粘附性和生物相容性，因此被认为是很有前途的替代品。根据伤口的形状，已开发出两种典型的伤口敷料：（1）水凝胶贴剂直接粘附在伤口部位，以及（2）可注射水凝胶填充任意不规则形状的伤口。
（a）贻贝启发的水凝胶贴剂
为了促进皮肤组织再生以修复伤口，精心设计了PDA/PAAm胶粘剂水凝胶贴剂。在体内全层皮肤缺损实验中，伤口面积缩小至20％，再生的新皮肤包含组织良好且排列整齐的皮肤。贻贝启发水凝胶贴剂治疗15天后，胶原蛋白纤维。与对照组相比，它表现出更快，更好的伤口愈合过程。通过将诸如表皮生长因子（EFC）之类的生物活性药物掺入贻贝启发性贴剂中，可以改善伤口愈合效果。加载药物后，伤口可以迅速完全修复，甚至覆盖再生的头发。如此出色的愈合效果归因于以下事实：PDA独特的细胞亲和力和组织粘附性使细胞能够快速迁移至贴剂。为了进一步促进伤口愈合，设计了光热PDA/壳聚糖/丝素蛋白水凝胶贴剂（图19a）使用贻贝类水凝胶贴剂损伤后14天后，在NIR的帮助下，皮肤伤口缺损减少至12％，并覆盖有连续再生的组织（图19b和c），与之相比，对照组的大约30％ 伤口面积为25％。这是因为PDA的光热效应可通过在NIR光照射下进行光生物刺激来加速皮肤伤口的闭合/修复。
图19. 以贻贝为灵感的水凝胶用于伤口敷料。
（b）贻贝类可注射的水凝胶
与水凝胶贴剂相比，可注射水凝胶的最大优势之一是其对任意不规则形状的伤口具有良好的适应性，可制成适合形状的伤口敷料。通常，可注射的水凝胶是通过两种合成途径获得的：（1）使水凝胶具有剪切稀化行为和出色的自愈能力，以及（2）通过快速原位凝胶化制备水凝胶。最近，由于其快速的自愈和剪切稀化能力，制备了PDA /玻璃纳米颗粒/F127-ε-聚-1-赖氨酸纳米复合水凝胶作为可注射伤口敷料（图19d和e）。随着低剪切应变（1％）的恢复，水凝胶的G'立即被完全回收（图19d）。基于这种行为，可以将基于PDA的水凝胶注射到小鼠的全层皮肤伤口中（图19f）。处理10天后，在贻贝启发的水凝胶组中观察到大量肉芽组织和更多的胶原蛋白含量（图19g）。相对伤口面积迅速减少至8.3％左右，与对照组的31.8％形成鲜明对比（图19h）。
3.4 环境修复
最近，人们越来越关注将贻贝启发的化学技术集成到其他先进技术/材料中，以创建许多用于环境修复的高性能膜，光催化剂和吸附剂。考虑到这些考虑，制备了PDA/粘土/Fe3+水凝胶并将其用作从水中去除Rh6G染料的吸附材料。如预期的那样，贻贝启发的水凝胶的最大Rh6G吸附容量达到150 mg g-1。它的吸附性能高度依赖于PDA和Rh6G之间的氢键和π–π堆积相互作用。为了进一步提高吸附性能，通过GO的水热反应开发了PDA功能化的石墨烯水凝胶吸附剂，以应对多种污染物，例如重金属和染料（图20a和b）.237 PDA/Pb2+，Cd2+和若丹明B的石墨烯水凝胶分别达到336.32 mg g-1、145.48 mg g-1和207.06 mg g-1（图20c），远高于新生的石墨烯水凝胶。
图20. 贻贝启发水凝胶用于环境修复。
【结论展望】
在过去的几年中，由于贻贝具有无与伦比的物理和化学特性，受贻贝启发的水凝胶已成为从电子，软致动器，生物医学工程到环境科学等广泛领域中最受欢迎的软材料之一。在该综述的框架内，作者讨论了贻贝类水凝胶从基本机理和设计原理到新兴应用的最新进展。尽管在这一领域取得了令人瞩目的成就，但仍然存在一些关键问题。一旦解决了这些问题，将来就会有令人兴奋的研究机会。
首先，关于贻贝类化学物质的粘附机制仍然存在许多未解决的问题。尽管正在进行使用SFA/AFM测量技术和理论模拟方法的研究，但它们主要集中于一些特定设计的系统，例如贻贝粘附蛋白和DOPA化学。即使这样，仍然很难区分每种相互作用的作用，并清楚地定义粘附力和内聚力。结果，这些案例并未揭示出各种贻贝类物种的整体相互作用，也缺乏了解潜在粘附机制的一般基准。此外，在聚合物与贻贝启发的化学结合方面取得的巨大成就，聚合物的化学组成和分子构型对贻贝启发的附着力的影响也值得仔细考虑。因此，迫切需要制定科学蓝图，以阐明贻贝启发性化学除贻贝蛋白以外的基本粘附机理。
其次，PDA的聚合机理和分子结构仍未得到充分探索，这反过来使基于PDA的水凝胶的设计更具挑战性。特别地，PDA的邻苯二酚基团可以在水凝胶合成过程中淬灭自由基，以抑制聚合物链长和交联密度。结果，大多数先前报道的贻贝启发的水凝胶均具有较差的机械性能，从而极大地限制了其实际应用。可能的途径包括引入邻苯二酚的保护基团或利用新的合成策略（如多巴胺触发的单体聚合）来代替常规方法。此外，在某些情况下，尤其是透明的电子产品或设备，基于PDA的水凝胶的深色可能是另一个问题。
第三，尽管通过光栅方法和多巴胺基单体的聚合，许多贻贝启发的聚合物已被用作新的结构单元，但仍需要解决一些关键问题，包括邻苯二酚基团的密度有限，化学程序复杂，多巴胺类单体，具有生物降解性。最近，邻苯二酚聚合物前体（如生物相容性木质素）的出现为新型贻贝启发的水凝胶的开发注入了新的活力，特别是在体内生物医学工程的应用中，但迄今为止，仅报道了一个例子。因此，将来必须投入大量的研究精力来探索基于儿茶酚的新型聚合物前体。
第四，越来越受到人们关注的是，贻贝类水凝胶在一些流行的应用中的应用，例如柔性，自粘可穿戴电子产品，但它们仍处于婴儿阶段。对于大规模的实际应用，仍然存在一些关键挑战，例如机械强度，空气中的长期稳定性，材料成本，生物安全性和生物降解性以及传感器灵敏度。而且，尽管许多受到贻贝启发的水凝胶已经成功地继承了坚固而通用的界面粘合特性，但它们中的大多数仅在干燥条件下才能很好地发挥作用，并且它们的湿/水下粘合能力也需要进一步验证。除了追求强大的附着力外，由于迫切需要无损检测，因此发展可逆附着力非常重要。如果解决了所有这些问题，它将极大地促进下一代贻贝启发式植入设备的开发，实现对健康状况进行实时监控的梦想，并与生物系统更加紧密地结合在一起。
最后，尽管贻贝类水凝胶取得了长足的进步，但很少有案例将重点放在分层体系结构的设计上，以进一步提高其性能。受自然界的启发，操纵材料的几何结构已成为调节其干/湿附着力的可行范例，在下一代可植入生物电子/传感器以及用于医疗保健的表面皮肤贴片中具有巨大潜力。此外，基于水凝胶的微针阵列和带图案的水凝胶具有吸引人的机会，可以克服实现增强功能的常规局限性，这些局限性广泛应用于药物输送和智能执行器领域。技术层次结构的这些优势，一些先进的加工技术（即，3D/4D印刷和模板方法）提供了操作与多尺度的分层架构贻贝启发水凝胶构建结构-性质功能的无缝融合了巨大的机遇，这将在不久的将来激发了贻贝类水凝胶的应用热潮。
【通讯简介】
周峰，国家杰出青年，1997年山东师范大学化学系获得学士学位，2000年山东师范大学化学系获得硕士学位，2004年中科院兰州化学物理研究所获得博士学位，师从刘维民院士。2005年4月—2008年3月英国剑桥大学化学系做研究助理；2008年3月—2013年04月任中科院兰州化学物理研究所人才计划研究员。2013年以后中科院兰州化学物理研究所研究员。2011年起任中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室副主任，2018年10月起任中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室主任，2018年5月起任中科院兰州化学物理研究所副所长。
王钻开，香港城市大学机械工程系教授，工学院副院长，教育部“长江学者”讲座教授，香港青年科学院创始成员。2000年毕业于吉林大学，获机械工程学士学位，2003年毕业于中国科学院上海微系统与信息技术研究所，获微电子学硕士学位，2008年在伦斯勒理工大学获得机械工程博士学位，2008-2009年在美国哥伦比亚大学生物医学工程系进行博士后研究，2016年2018年入选香港青年科学院院士，2019年入选国际仿生学会Fellow。主要研究方向为仿生机械系统和微观传递现象等。在Nature Physics、Nature Materials、 Nature Communications、Science、Science Advances、PRL等学术刊物上发表SCI论文90余篇。
刘维民，博士研究生导师。2013年当选中国科学院院士，2015年入选亚太材料科学院（APAM-Asian Pacific Academy of Materials）院士，2016年入选发展中国家科学院(TWAS)院士。1962年9月生于山东莱西, 1984年毕业于山东师范大学化学系，1990年于中国科学院兰州化学物理研究所获得理学博士学位，之后工作于中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑开放研究实验室（2000年成为国家重点实验室），从事润滑材料及摩擦化学等研究工作。期间曾于1993-1994年在美国宾夕法尼亚州立大学作为高级访问学者从事为期一年的合作研究。2000-2018年担任固体润滑国家重点实验室主任；2002-2005年担任兰州化学物理研究所副所长及主持工作副所长；2005-2012年担任兰州化学物理研究所所长。2011-2015年担任中国机械工程学会摩擦学分会主任委员。
原文链接：
https://doi.org/10.1039/C9CS00849G
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