多糖类物质是常见的水基润滑添加剂,能够提升水基润滑的承载和润滑能力。研究发现,魔芋葡甘聚糖具有良好的水基润滑特性。本文使用分子动力学模拟方法,通过压缩模拟与受限剪切模拟,分析了魔芋葡甘聚糖分子的水合层形成过程,揭示了魔芋葡甘聚糖溶液在固液界面的承载机理和润滑机理。在低浓度魔芋葡甘聚糖溶液模拟结果的基础上,通过向魔芋葡甘聚糖溶液中添加适量的透明质酸分子,探讨了透明质酸对魔芋葡甘聚糖溶液的润滑增强效应,及二者协同承载的作用机理。构建了铁原子层-魔芋葡甘聚糖溶液-铁原子层的分子模型,并在铁原子层上施加0～1000MPa的压力,模拟魔芋葡甘聚糖溶液的压缩过程。研究发现,魔芋葡甘聚糖分子通过氢键吸引水分子并形成魔芋葡甘聚糖水合分子,当魔芋葡甘聚糖在铁原子层表面吸附时,溶液两侧的铁原子层表面将形成稳定的水合层。此时,该水合层将承载压力,相比纯水,魔芋葡甘聚糖溶液的厚度压缩率更低。且当溶液中魔芋葡甘聚糖的浓度越高时,水合层的体积占比越大,液相层厚度压缩率越低,承载能力越好。在上述铁原子层-魔芋葡甘聚糖溶液-铁原子层的受限模型中,在铁原子层上施加0.2～10?/ps的剪切速度,模拟魔芋葡甘聚糖溶液的受限剪切过程。受界面Fe原子的吸附作用,溶液中液相层产生了分层效应,即形成靠近铁原子层的两个水合层以及处于中间部位的自由水分子层。模拟结果显示,相比于界面的水合层,自由水分子层的流动性更强,有利于剪切润滑。魔芋葡甘聚糖溶液的浓度增大时,自由水层的厚度将减小,不利于剪切。因此,适宜的浓度能够获得较大的承载和润滑能力。受人体关节滑液润滑机理的启发,向低浓度魔芋葡甘聚糖溶液模型中加入适量的透明质酸分子,对其承载和润滑特性进行分子模拟。结果显示,加入透明质酸分子有助于魔芋葡甘聚糖分子结构逐渐伸展,增加了魔芋葡甘聚糖与水分子的接触位点,使水合分子层内的氢键总数提高,进而提高了魔芋葡甘聚糖溶液的承载能力。通过分子动力学模拟研究,揭示了魔芋葡甘聚糖水合层的承载和润滑机理,阐明了透明质酸对魔芋葡甘聚糖溶液润滑的增效应源于组分间的协同作用机制,这对水基润滑的工程应用具有参考价值。