人口老龄化、运动过载及骨科疾病导致关节损伤病例不断增加，严重者需接受人工关节置换。然而，人工关节在长期摩擦作用下易发生磨损，进而引发积液、炎症甚至植入体失效，因此在其表面构建具备仿生减摩与耐磨性能的人工软骨层对于延长服役寿命和降低患者痛苦具有重要意义。论文提出了仿关节软骨的双层梯度结构设计，并结合光弹性效应可视化测试与数值模拟方法系统研究其承载与润滑机制。软硬复合梯度结构设计能够有效降低表层应力集中，同时提升深层承载比例，实现润滑层与支撑层功能的合理分离；表层高渗透性使间隙液压快速消散，固相网络成为主要承载模式，从而避免润滑性能因液体耗散而衰减。该结构在摩擦学测试中可将平均摩擦系数降低至0.017，并在长周期摩擦过程中保持稳定低磨损，显著优于单层水凝胶结构。

仿生,水凝胶,摩擦