MXenes及其納米復(fù)合涂層在硅/聚合物基接觸面上的摩擦學(xué)行為

編號：CYYJ03923

篇名：MXenes及其納米復(fù)合涂層在硅/聚合物基接觸面上的摩擦學(xué)行為

作者：龐皓升 劉大猛 柴春鵬 尹絢

關(guān)鍵詞： 表面工程 MXenes 納米涂層 固體潤滑 摩擦學(xué)性能 磨損機理

機構(gòu)： 中國航空研究院 清華大學(xué)機械工程系高端裝備界面科學(xué)與技術(shù)全國重點實驗室 北京理工大學(xué)材料學(xué)院 北京化工大學(xué)機電工程學(xué)院

摘要： 為了探究MXenes及其納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)行為,以硅片(單晶硅)為基底,分別制備了Ti3C2-MXenes涂層、Ti3C2-MXenes/納米金剛石復(fù)合涂層以及Ti3C2-MXenes/石墨烯復(fù)合涂層,測定了硅基底、MXenes及其納米復(fù)合涂層與多種材質(zhì)軸承球?qū)δサ哪Σ料禂?shù),并采用光學(xué)顯微鏡、三維白光干涉掃描儀和Raman光譜法對球斑及磨痕的表面形貌及組成進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:在所測試的不同材質(zhì)摩擦球中,在循環(huán)次數(shù)為1200下硅基底與聚四氟乙烯(PTFE)球?qū)δ�時的摩擦系數(shù)最低,硅基底表面的磨痕邊緣處有明顯的溝壑,其磨損機理以磨粒磨損和黏著磨損為主,聚合物球表面的磨損機理以磨粒磨損和疲勞磨損為主;當(dāng)硅基表面的Ti3C2-MXenes涂層與PTFE球?qū)δ�時,PTFE球的自潤滑作用使得在1 N載荷下MXenes涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.14,磨痕表面有明顯的PTFE轉(zhuǎn)移層;在1 N載荷下,與PTFE球?qū)δサ腡i3C2-MXenes/納米金剛石復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.15;在0.5 N載荷下,與PTFE球?qū)δサ腡i3C2-MXenes/石墨烯復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.18,與未加入石墨烯時相比,硅基表面的聚合物轉(zhuǎn)移層減少。