陶瓷框架增強聚四氟乙烯仿生復合材料及其摩擦學性能研究

編號：CYYJ043528

篇名：陶瓷框架增強聚四氟乙烯仿生復合材料及其摩擦學性能研究

作者：伍雨馳 雷磊 劉旻帑 趙仲航 鄭靖 周仲榮

關鍵詞： 聚四氟乙烯復合材料 定向多孔陶瓷框架 仿生設計 耐磨性能 自潤滑

機構： 西南交通大學機械工程學院摩擦學研究所

摘要： 針對聚四氟乙烯自潤滑復合材料耐磨性差這一工業(yè)潤滑領域的瓶頸問題,本研究中受人牙釉質釉柱/釉間質微觀結構的抗磨作用機制啟發(fā),基于有限元分析和1種乙酸鋯改進的定向冷凍技術,設計制備了定向多孔氧化鋯陶瓷框架增強聚四氟乙烯仿生復合材料,并對其力學性能和摩擦學行為進行了試驗研究.結果表明:仿生復合材料的自潤滑性能良好,力學性能和耐磨性遠優(yōu)于聚四氟乙烯和商用聚四氟乙烯自潤滑復合材料易格斯.與易格斯材料相比,仿生復合材料的硬度提高約1.8倍,彈性模量提高約15.2%,抗壓強度提高約2.8倍,磨損體積降低約76.6%.仿生復合材料優(yōu)異的摩擦學性能與定向多孔陶瓷框架增強結構密切相關,這種陶瓷框架增強結構具有Voigt模型(復合材料承載能力上限)承載特性,能夠大幅提高復合材料的承載能力,避免材料表面發(fā)生嚴重變形和破壞,提高耐磨性.同時,仿生復合材料的氧化鋯陶瓷框架占比僅為25.6%(體積分數(shù)),高含量的聚四氟乙烯填料能夠有效地在摩擦接觸界面形成自潤滑轉移膜,實現(xiàn)良好潤滑.