為解決高性能工程塑料在極端環(huán)境下的磨損難題，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)取得重大突破！

近日，我國(guó)科研人員在材料科學(xué)領(lǐng)域取得一項(xiàng)重要進(jìn)展——通過(guò)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)二硫化鉬/碳納米管雜化材料，成功研制出具有超潤(rùn)滑特性的聚醚醚酮（PEEK）復(fù)合材料。

這種新材料在無(wú)水乙醇環(huán)境中表現(xiàn)出驚人的0.029超低摩擦系數(shù)和9.06×10?? mm3/（N·m）的極低磨損率，為解決高端裝備在極端條件下的潤(rùn)滑難題提供了全新方案。

01 PEEK材料的優(yōu)勢(shì)與局限

聚醚醚酮（PEEK）作為特種工程塑料，憑借其出色的熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)腐蝕性，已成為航空航天、海洋工程和生物醫(yī)療等高端領(lǐng)域的不可或缺的材料。

然而，在高溫、腐蝕和動(dòng)態(tài)交變應(yīng)力等多場(chǎng)耦合的極端環(huán)境下，純PEEK材料仍然面臨磨損加速、表面疲勞以及重載條件下潤(rùn)滑保持性不足等技術(shù)瓶頸。

這些局限性嚴(yán)重制約了PEEK在高應(yīng)力工況下的應(yīng)用效果和使用壽命。

02 研究突破：形態(tài)調(diào)控的創(chuàng)新策略

為了解決這一難題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了形態(tài)調(diào)控的二硫化鉬/碳納米管雜化材料設(shè)計(jì)策略。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)一步水熱法成功合成了兩種不同形態(tài)的雜化材料：

• MoS?納米花/MWCNTs雜化材料（MW-7）

• MoS?納米管/MWCNTs雜化材料（MT-5）

研究發(fā)現(xiàn)，MoS?納米管/MWCNTs雜化材料（MT-5）表現(xiàn)尤為出色。其獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)——多壁碳納米管包裹著空心二硫化鉬納米管，形成了穩(wěn)定的三維增強(qiáng)框架。

這種結(jié)構(gòu)不僅優(yōu)化了熱傳導(dǎo)路徑，還顯著提升了復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度、硬度和承載能力。

03 性能提升：數(shù)字說(shuō)話(huà)

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)充分證明了這種新型復(fù)合材料的**性能：

機(jī)械性能方面：MMT-5復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度達(dá)到184.79 MPa，比純PEEK提高了23.77%；肖氏硬度達(dá)到90.08 HD，提升5.36%

熱性能方面：800℃時(shí)殘?zhí)悸蔬_(dá)到61.34%，熱分解溫度提升7.6℃，熱導(dǎo)率提高73.08%

摩擦學(xué)性能方面：在干燥條件下，摩擦系數(shù)降低23.73%，磨損率降低88.95%

最令人振奮的是，在無(wú)水乙醇環(huán)境中，MMT-5復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了0.029的超低摩擦系數(shù)，進(jìn)入了近超潤(rùn)滑狀態(tài)。

04 機(jī)理探究：為何如此出色

這種**性能的背后，是多種機(jī)制的協(xié)同作用：

三維增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)：碳納米管形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有效分散和承擔(dān)外部載荷，提高了復(fù)合材料的硬度

轉(zhuǎn)移膜形成：在摩擦過(guò)程中，材料表面形成連續(xù)光滑的轉(zhuǎn)移膜，減少了摩擦副之間的直接接觸和刮擦

熱管理優(yōu)化：碳納米管網(wǎng)絡(luò)顯著提高了復(fù)合材料的熱導(dǎo)率和散熱能力，有效避免了摩擦熱導(dǎo)致的材料失效

乙醇潤(rùn)滑機(jī)制：在乙醇環(huán)境中，乙醇分子的羥基與材料表面形成氫鍵，減少界面粘附力和剪切應(yīng)力，進(jìn)一步降低摩擦阻力

05 應(yīng)用前景：從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)應(yīng)用

這項(xiàng)研究成果具有廣闊的應(yīng)用前景：

航空航天領(lǐng)域：可用于制造高性能軸承、齒輪等關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件，提高可靠性和使用壽命

海洋工程領(lǐng)域：適用于海水環(huán)境下的密封件、軸承等部件，解決腐蝕和磨損難題

重型裝備領(lǐng)域：滿(mǎn)足高負(fù)載、高溫等極端工況下的潤(rùn)滑需求，提高設(shè)備運(yùn)行效率

生物醫(yī)療領(lǐng)域：可用于人工關(guān)節(jié)等醫(yī)療器械，減少磨損顆粒的產(chǎn)生，延長(zhǎng)植入物壽命

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精準(zhǔn)控制二硫化鉬與碳納米管的比例和分散狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了摩擦學(xué)性能與機(jī)械性能的**平衡，為高性能聚合物復(fù)合材料的設(shè)計(jì)提供了新思路和新方法。

這項(xiàng)技術(shù)的突破不**于實(shí)驗(yàn)室

更在于其工業(yè)化應(yīng)用的潛力——乙醇作為一種低粘度、環(huán)境友好的單組分醇，具有氫鍵能力，為可持續(xù)超潤(rùn)滑提供了新途徑。

相比對(duì)水含量敏感、依賴(lài)高質(zhì)子濃度的傳統(tǒng)體系，乙醇潤(rùn)滑路徑為工業(yè)應(yīng)用提供了更為可行的解決方案。

未來(lái)，這種新材料技術(shù)有望在航空航天軸承、海洋密封件、重型裝備等高溫、重載、腐蝕性環(huán)境下的關(guān)鍵部件上得到廣泛應(yīng)用。