生物纤维增强低树脂摩擦材料的结构仿生及摩擦学行为

以螺旋型、哑铃型及念珠型（哑铃型与螺旋型的耦合）三种仿生结构的麻、棉、竹、羊毛等生物纤维和碳纤维混杂增强酚醛树脂，通过混料造粒技术和第二粘结剂技术制备出低含量酚醛树脂摩擦材料。主要研究颗粒内部结构对于调节和控制摩擦材料的物理、机械性能的影响，探讨纤维仿生结构与造粒结构及其二者的耦合作用对于摩擦材料性能的影响机理；探索第一、第二粘结剂在摩擦制动条件下的作用机制及其对摩擦材料力学性能和摩擦学性能的影响机理，使粘结剂由结构功能元素转变为结构与工艺介质元素的耦合；仿真分析摩擦材料的摩擦学行为，研究结构仿生纤维与基体的界面结合性质以及对力学和摩擦学性能的影响机制；探索结构仿生化的生物纤维与短碳纤维对摩擦材料的摩擦学性能、机械性能、高温性能影响的协同效应及机理；综合决策生物纤维增强低树脂摩擦材料的设计原则与方案，为研制摩擦因数稳定、硬度低、树脂含量低和耐热性高的摩擦材料制品奠定理论基础和提供技术支撑。

本项目瞄准汽车摩擦制动材料的现状和发展趋势，开展生物纤维和碳纤维等多元纤维增强低树脂摩擦材料的结构仿生及摩擦学行为研究。以碳纤维和螺旋型、哑铃型及念珠型的棉纤维、麻纤维、羊毛纤维和竹纤维等结构仿生化的生物纤维为增强纤维，以酚醛树脂为第一粘结剂，利用仿生纤维编织机制备螺旋型、哑铃型及念珠型生物纤维并对其进行表面改性处理。通过混料造粒技术进行颗粒料内部结构设计，调节和控制摩擦材料的物理性能(摩擦材料的密度、气孔率、可压缩性、导热性、固有频率)。寻找单一的或多种物质混合并且能在摩擦制动温度条件下反应并将摩擦材料粉体包容，发挥粘结剂作用的第二粘结剂材料。采用造粒技术、颗粒包覆和利用第二粘结剂等手段，获得具有稳定摩擦因数、低硬度、低树脂含量和良好耐热性能的摩擦材料。使摩擦材料由单纯材料设计向材料与结构耦合设计发展，使粘结剂由结构功能元素转变为结构与工艺介质元素的耦合。探索多元纤维(碳纤维与生物纤维)增强对摩擦学性能、机械性能、耐热性及导热性等主要性能的交互作用的细观与微观机制和协同效应及机理，探讨第一粘结剂（酚醛树脂）和第二粘结剂对摩擦材料性能的影响规律，探索第二粘结剂在摩擦材料中的摩擦学行为。