應用(yong)場景

　　PTFE基(ji)聚合物(wu)復(fu)合潤滑材料(liao)、潤滑添加(jia)劑及涂層材料(liao)的(de)應(ying)用。

　　關鍵性能

　　通過(guo)PTFE與(yu)有機/無機材(cai)(cai)料(liao)的結構設計和功能修飾制備了系列PTFE基(ji)復合潤滑(hua)材(cai)(cai)料(liao)，解決了物理共混(hun)制備復合材(cai)(cai)料(liao)時分散不均和相分離等問題。

　　產品介(jie)紹(shao)

　　據(ju)中(zhong)國(guo)科(ke)學院蘭州化學物(wu)理研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)所官網介紹，中(zhong)國(guo)科(ke)學院蘭州化學物(wu)理研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)所固體潤(run)滑(hua)國(guo)家重點實(shi)驗室功能(neng)潤(run)滑(hua)材(cai)料課題組和先進潤(run)滑(hua)與(yu)防護材(cai)料研(yan)(yan)發中(zhong)心工程用(yong)特種潤(run)滑(hua)材(cai)料課題組共(gong)同致力于潤(run)滑(hua)材(cai)料的(de)(de)功能(neng)組裝(zhuang)策略、結構調控、性(xing)能(neng)優化及(ji)(ji)摩(mo)擦學機理等系(xi)(xi)統研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員通過PTFE與(yu)有機/無機材(cai)料的(de)(de)結構設計和功能(neng)修飾(shi)制(zhi)備(bei)了(le)(le)系(xi)(xi)列PTFE基復合(he)(he)潤(run)滑(hua)材(cai)料，解決(jue)了(le)(le)物(wu)理共(gong)混(hun)制(zhi)備(bei)復合(he)(he)材(cai)料時(shi)分散不(bu)均和相分離(li)等問題。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成果對PTFE基聚合(he)(he)物(wu)復合(he)(he)潤(run)滑(hua)材(cai)料、潤(run)滑(hua)添加劑及(ji)(ji)涂層材(cai)料的(de)(de)應用(yong)提供了(le)(le)理論與(yu)實(shi)驗依據(ju)。為(wei)改善PTFE作(zuo)為(wei)摩(mo)擦副(fu)元(yuan)件(jian)使(shi)用(yong)時(shi)耐磨(mo)性(xing)不(bu)足的(de)(de)問題，研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員制(zhi)備(bei)了(le)(le)以PTFE為(wei)核，酚醛樹脂、聚丙烯(xi)酸酯(zhi)為(wei)殼的(de)(de)核殼復合(he)(he)材(cai)料（PTFE PR、PTFE PACR），在(zai)苛刻(ke)工況下(xia)獲得了(le)(le)高承載性(xing)和耐磨(mo)性(xing)（圖1）。優異的(de)(de)摩(mo)擦學性(xing)能(neng)與(yu)轉(zhuan)移(yi)膜(mo)的(de)(de)均勻(yun)性(xing)、結晶(jing)性(xing)及(ji)(ji)其與(yu)基底的(de)(de)結合(he)(he)作(zuo)用(yong)密切(qie)相關(guan)。

圖1 不同工況下PTFE基核殼復合材料的結構設計和性能研究

　　為解決PTFE用作(zuo)固(gu)、液潤滑(hua)(hua)添加劑時相容性(xing)和分(fen)散性(xing)較差的(de)(de)問題，研究人員借(jie)助殼體(ti)材料表面(mian)豐富的(de)(de)官能團，通過乳液聚合(he)-溶膠凝膠法(fa)、靜電(dian)自組裝法(fa)制備了(le)PTFE SiO2、MXene PTFE和GO PTFE核殼微粒。摩擦(ca)過程中轉移膜的(de)(de)均勻性(xing)及與基(ji)底的(de)(de)結合(he)強度(du)是復合(he)材料在環氧樹脂、PAO6和水潤滑(hua)(hua)體(ti)系中具有優(you)異摩擦(ca)學(xue)性(xing)能的(de)(de)根本原因(yin)（圖2）。

圖2 PTFE基固、液潤滑添加劑的結構設計和性能調控

　　基于(yu)PTFE復合材(cai)料優異的摩擦(ca)學(xue)性能與(yu)轉(zhuan)移(yi)膜微觀結(jie)構(gou)間的相關性，研究人(ren)員在摩擦(ca)誘導下制(zhi)備了PTFE基異質(zhi)潤(run)滑(hua)涂層（PTFE/Al3+-GS和PTFE/Al3+-MXene），并對(dui)相關轉(zhuan)移(yi)潤(run)滑(hua)理論(lun)進行了模擬研究（圖3）。通過結(jie)構(gou)分(fen)(fen)析和分(fen)(fen)子動(dong)力學(xue)模擬揭(jie)示了轉(zhuan)移(yi)膜的形成機理、結(jie)構(gou)演變及界面摩擦(ca)化學(xue)反應(ying)的相關機制(zhi)。

圖3 PTFE基異質涂層的設計制備及轉移潤滑機制研究