顆粒在線訊：聚四氟乙烯（PTFE）擁有優(yōu)異的自潤滑性能，在航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但其分散相容性和耐磨性差仍是亟需解決的關(guān)鍵難題。  

　　近年來，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室功能潤滑材料課題組和先進(jìn)潤滑與防護(hù)材料研發(fā)中心工程用特種潤滑材料課題組，致力于潤滑材料的功能組裝策略、結(jié)構(gòu)調(diào)控、性能優(yōu)化及摩擦學(xué)機(jī)理等的研究。研究通過PTFE與有機(jī)/無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能修飾，制備了系列PTFE基復(fù)合潤滑材料，解決了物理共混制備復(fù)合材料時(shí)分散不均和相分離等問題。該研究為PTFE基聚合物復(fù)合潤滑材料、潤滑添加劑及涂層材料的應(yīng)用提供了理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。  

　　為改善PTFE作為摩擦副元件使用時(shí)耐磨性不足的問題，科研人員制備了以PTFE為核，酚醛樹脂、聚丙烯酸酯為殼的核殼復(fù)合材料（PTFE@PR、PTFE@PACR），在苛刻工況下獲得了高承載性和耐磨性（圖1）。優(yōu)異的摩擦學(xué)性能與轉(zhuǎn)移膜的均勻性、結(jié)晶性及其與基底的結(jié)合作用密切相關(guān)。部分成果發(fā)表在Tribology International（1、2）和Jounal of Applied Polymer Science上，相關(guān)技術(shù)獲中國發(fā)明專利授權(quán)一項(xiàng)。  

　　為解決PTFE用作固、液潤滑添加劑時(shí)相容性和分散性較差的問題，研究借助殼體材料表面豐富的官能團(tuán)，運(yùn)用乳液聚合-溶膠凝膠法、靜電自組裝法，制備出PTFE@SiO2、MXene@PTFE和GO@PTFE核殼微粒。摩擦過程中轉(zhuǎn)移膜的均勻性及與基底的結(jié)合強(qiáng)度是復(fù)合材料在環(huán)氧樹脂、PAO6和水潤滑體系中具有優(yōu)異摩擦學(xué)性能的根本原因（圖2）。部分成果發(fā)表在Material Design、Carbon、Tribology International（1、2、3）和《摩擦學(xué)學(xué)報(bào)》上，相關(guān)技術(shù)獲中國發(fā)明專利授權(quán)一項(xiàng)。  

　　基于PTFE復(fù)合材料優(yōu)異的摩擦學(xué)性能與轉(zhuǎn)移膜微觀結(jié)構(gòu)間的相關(guān)性，研究在摩擦誘導(dǎo)下制備了PTFE基異質(zhì)潤滑涂層（PTFE/Al3+-GS和PTFE/Al3+-MXene），并對(duì)相關(guān)轉(zhuǎn)移潤滑理論進(jìn)行了模擬研究（圖3）。研究通過結(jié)構(gòu)分析和分子動(dòng)力學(xué)模擬揭示了轉(zhuǎn)移膜的形成機(jī)理、結(jié)構(gòu)演變及界面摩擦化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)機(jī)制。部分成果發(fā)表在Tribology International和Chemical Engineering Jounal上，申請(qǐng)中國發(fā)明專利一項(xiàng)。 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金、蘭州化物所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的支持。

圖1.不同工況下PTFE基核殼復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能研究

圖2.PTFE基固、液潤滑添加劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能調(diào)控

圖3.PTFE基異質(zhì)涂層的設(shè)計(jì)制備及轉(zhuǎn)移潤滑機(jī)制研究