Udvikling af kerne-skal funktionelle kompositter med fremragende selvsmørende egenskaber

I takt med at avanceret mekanisk udstyr stiller stadig mere krævende krav til de høje ydeevneegenskaber, såsom bæreevne, arbejdsmiljø og levetid for selvsmørende bevægelige dele, traditionelle smørematerialer står over for anvendte begrænsninger under barske og multi-miljømæssige serviceforhold. Derfor, udvikling af funktionelle smørematerialer med lav friktion, lang levetid og multi-miljø tilpasningsevne er blevet en førende trend i de senere år.

For nylig, to forskerhold ved Lanzhou Institute of Chemical Physics fra det kinesiske videnskabsakademi udførte en fælles forskning i design og funktionel samling af kerne-skal funktionelle kompositter i kraft af grænsefladeinteraktioner mellem forskellige komponenter.

En række undersøgelser, i særdeleshed, blev udført på det strukturelle design, kontrolstrategier, reguleringsstrategier, smøremekanismer og slidstyrkemekanismer af kerne-skal-kompositter.

Ifølge forskerne, resultaterne giver et eksperimentelt grundlag og teoretisk vejledning til design af stærke og fleksible funktionelle smørematerialer med multi-miljø tilpasningsevne.

Ved at bruge en kombination af in-situ polymerisation og varmpresningsteknikker, forskerne fremstillede kerne-skal polytetrafluorethylene@phenolic resin (PTFE@PR) kompositter. Disse kompositter viste fremragende selvsmøring og slidstyrkeegenskaber under forskellige temperaturer, belastninger, hastigheder og grader af ruhed af den øvre modpart. Forbedrede tribologiske præstationer blev afledt af forbedring og dannelse af langtidsholdbare kompositoverførselsfilm med lang rækkevidde, bestilte, tofasede polymerkæder via friktionsinduktion.

Ud over, et nyt smøreadditiv blev designet og syntetiseret via selvsamling af indpakkede PTFE-nanopartikler af eksfolieret MXene (Ti ₃ C ₂ T _x ) ark. Derefter, pMXene@PTFE kerne-skal-hybrider blev indført i epoxybelægningen.

Forskningsresultaterne viser, at pMXene@PTFE ikke kun lindrer oxidationen af ​​MXene-plader, men også synergistisk optimerer smøring og slidstyrke. Sådanne epoxybaserede kompositbelægninger har fremragende friktionsreduktion og slidstyrkeegenskaber i tør luft, fugtige luft- og vakuummiljøer, gøre stabil, multi-miljømæssige binære kompositbelægninger en realitet.

Sammenfattende, kerne-skal strukturerede smørematerialer har brede muligheder for anvendelse i design af synergistiske kompositter på mikroniveau med forskellige funktionelle komponenter, såvel som for udviklingen af ​​multi-miljø, adaptive funktionelle smørematerialer.

Relaterede forskningsresultater er blevet offentliggjort i Tribology International og Kulstof , henholdsvis.