环境自适应聚合物自润滑复合材料的蓄能机理和摩擦学行为研究

With the rapid development of Chinese aviation, space industry and ocean engineering, higher reliability and life about the moving parts involved in the servomechamism are required，and the Energy storage and tribological behavior of dynamic seals institutions has been one of important factors that limit its reliability and life. However, there are few studies describing the correlation of self-adaption, friction and wear, mechanical properties and energy storage mechanism of polymer sealing composites. There was still a lack of research on the energy conversion in the friction process under more environmental factors. This project takes shape memory polyurethane composites as the research subject and makes investigation of the increase in abrasion and decline in sealing reliability and life in the course of service, and inspects the influence of the structure of polyurethane on the energy storage ability and relation between the energy storage ability and the friction and wear behavior with emphasis, and explore the influence mechanism of many couple environmental factors on the self compensation of seal inteface and the tribological behavior.The study offers the theoretical proof of the key technique of restricting high reliability and long life of polymer sealing composites, and expands the use of shape memory polyurethane composites as friction pair, which has the important theoretical and practical significance.

随着我国航空、航天、海洋工程事业的迅速发展，对运动部件的可靠性及寿命提出了更高的要求,运动机构涉及的聚合物密封材料的蓄能补偿性和摩擦学性能是制约其高可靠性及长寿命的关键因素之一。聚合物密封材料的环境自适应性、摩擦学行为、机械性能和蓄能自补偿性能之间的相关研究比较少，材料在多环境因素耦合下摩擦过程中的能量转换机理也缺乏探讨。本项目拟以形状记忆聚氨酯密封材料为研究对象，针对其在服役过程中，环境可靠性差，高磨损，低蓄能、密封失效的问题，重点研究聚氨酯材料结构组分对其蓄能性的影响、蓄能性与其摩擦磨损特性之间的关系，以及多环境因素耦合对密封界面自补偿性和摩擦磨损性能的影响机理。本项目的研究成果将为解决制约高可靠、长寿命聚合物密封材料设计的技术难题提供理论指导，拓展形状记忆聚合物摩擦副在密封系统上的应用，具有重要的理论和现实意义。

随着我国航空、航天、海洋工程事业的迅速发展，对运动部件的可靠性及寿命提出了更高的要求,而运动机构涉及的聚合物密封材料的蓄能补偿性和摩擦学性能是制约运动机构高可靠性及长寿命的关键因素之一。聚合物复合材料的自适应性、摩擦学行为、物理机械性能和蓄能自补偿性能之间的相关研究比较少，材料在多环境因素耦合下摩擦过程中的的能量转换机理也缺乏探讨。本项目拟以形状记忆聚氨酯复合材料为研究对象，针对其在服役过程中，环境可靠性差，高磨损，低蓄能、密封严重降低的问题，重点研究聚氨酯材料结构组分对其蓄能性的影响、蓄能性与其摩擦磨损特性之间的关系，以及多环境因素耦合对其摩擦界面适应性和摩擦磨损性能的影响机理。研究发现以PTMG为二元醇合成出的PU弹性体材料具有更为优异的减摩抗磨性能；PU/EP/SCF复合材料的拉伸强度随短切碳纤维含量的增加而升高，断裂伸长率的变化趋势却与之相反；丁基聚氨酯材料的拉伸强度随聚异丁烯含量的增加而降低，适量聚异丁烯含量时具有最好的综合力学性能，因其致密的侧甲基结构使其内摩擦大，损耗能量高，而表现出优异的阻尼、蓄能性能；碳纳米管与丁基聚氨酯基体之间具有很强的氢键作用，并未降低聚氨酯的阻尼性能和热分解性能，使之与纯丁基聚氨酯材料相比具有更好的应用前景；形状记忆PVB材料在不同温度下的摩擦学特性使其作为密封材料使用时，具有很好的自补偿作用。本项目的研究成果将为解决制约高可靠、长寿命聚合物密封材料设计的技术难题提供理论指导，拓展形状记忆聚合物摩擦副在密封系统上的应用，具有重要的理论和现实意义。