With the development of electromagnetic technology, the tribology design of related motion mechanisms becomes more and more important. Especially for the motion mechanisms working in magnetic field and under boundary and mixed lubrication conditions, the overall running performance of the mechanical equipment is directly influenced by their friction and wear. Owing to the superior self-lubrication capability of polymer composites, they have provided numerous solutions for the design of various motion mechanisms. However, it should be noted that the performances of numerous mechanical equipment are limited due to the lack of related tribology theories with respect to polymer composites, especial for which run in magnetic field and under boundary and mixed lubrication conditions...Based on the above-mentioned problems, this project focuses on the tribologcial behaviors of magnetic polymer composites under external magnetic field and boundary and mixed lubrication conditions. The effect of magnetic field and magnetic Fe3O4 nanoparticles on the tribological properties of PEEK-composites under boundary and mixed lubrication conditions will be investigated. The influence of the combined fillers, i.e. magnetic nanofillers, reinforcing fibers and solid lubricants, on the sliding contact surface exposed to magnetic field will be discussed. The synergism of magnetic field and magnetic nanofillers on the tribo-film formed on the sliding counterface will be clarified. Moreover, the mechanism of the tribo-film to improve the tribological performances of PEEK-composites under boundary and mixed lubrication conditions will be revealed...The outputs of the project will not only enrich tribology theories of polymer composites, but also guide the design and fabrication of motion mechanisms using polymer composites with a superior environmental adaptability under some special and rigorous working conditions.
随着电磁技术的发展,相关机械运动机构摩擦学设计的重要性日益凸显。尤其对在磁场作用和边界/混合润滑状态下服役的运动机构,摩擦磨损直接影响该领域机械设备的整体运转性能。聚合物复合材料因本身的自润滑特性已为众多运动结构的设计提供了有效方案。然而,其在磁场作用和边界/混合润滑状态下摩擦学理论的欠缺制约了相关领域设备水平的提高。基于此,本申请拟对磁性聚合物复合材料在磁场作用和边界/混合润滑状态下的摩擦学行为进行研究,主要探讨边界/混合润滑状态下磁场和磁性填料对聚合物材料摩擦学行为的影响规律;阐明磁场作用下磁性纳米填料与传统填料间的耦合对摩擦界面特性的影响机理;揭示边界/混合润滑状态下,磁场和磁性纳米填料间的协同效应对界面摩擦反应膜的影响机制及其改变复合材料宏观摩擦学性能的作用机理,旨在丰富聚合物摩擦学理论,为特殊环境和苛刻条件下高自适应性聚合物自润滑复合材料的设计与制备提供理论依据。
电磁技术的广泛应用对相关机械运动机构的摩擦学设计提出了崭新要求。然而,磁场作用下摩擦学理论的相对缺乏是制约相关领域机械装备高端设计制造的关键因素之一。基于此,本项目将磁性纳米颗粒与传统填料表面功能化后,通过热压成型制备了新型磁性聚合物纳米复合材料。利用环-块摩擦磨损试验机,在外加磁场条件下,系统比较了磁性和非磁性复合材料在水环境边界/混合润滑状态下的摩擦学性能。重点考察了磁性纳米颗粒的磁性能、实验载荷、外加磁场对复合材料摩擦学行为的影响规律,发现外加磁场对摩擦界面的摩擦化学反应以及摩擦膜结构与性能有积极作用,继而影响复合材料的摩擦学行为。利用先进的表面分析手段,分析了不同摩擦阶段摩擦膜的化学组成,剖析了摩擦化学反应及摩擦膜的形成过程;定量表征了摩擦膜的宏观分布、微观结构和力学性能,阐明了外加磁场对摩擦界面特性的影响机制,揭示了外加磁场影响复合材料水环境边界/混合润滑状态下宏观摩擦学行为的摩擦学本质。此外,对比研究了不同聚合物基体非磁性纳米复合材料的水润滑摩擦学性能及摩擦膜的物化性质,深入理解了摩擦膜的微/纳结构和性能对复合材料宏观摩擦学性能影响的摩擦学本质规律,更进一步体现了外加磁场对摩擦膜形成和物化性能的重要作用。相关研究工作在Tribology International、Materials and Design、Applied Surface Science等专业学术期刊上发表SCI论文4篇(第一标注3篇,第四标注1篇),负责人作为第一作者2篇、第一通讯作者1篇,其中IF>5论文1篇;另有1篇正在Composites Part B: Engineering评审(负责人为第一作者,第一标注,IF=6.864)。在国内外学术会议上做口头报告9人次(国内会议8次、国际会议1次)。负责人完成了博士后研究工作,并顺利出站。本项目研究成果丰富了摩擦学理论,为特殊环境高自适应性聚合物自润滑复合材料的设计制备提供了理论依据和实验支撑。
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数据更新时间:2023-05-31
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