固体-油脂复合润滑薄膜在空间环境中的润滑失效与延寿

目前，单纯固体润滑和液体润滑材料已不能满足未来空间机械的使用要求。申请者预采用固体-液体复合润滑来提高空间机械运动部件的可靠性和服役寿命，具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟采用气相沉积技术制备有优良摩擦学性能的固体润滑薄膜MoS2-TiMeCxN1-x（Me=Al、Si），发展特种精制矿物油、聚α-烯烃（PAO）、全氟聚醚(PFPE)和多烷基环戊烷（MAC）及对应脂在固体润滑薄膜表面的可控成膜技术，制备固体-油脂复合润滑薄膜；研究复合润滑薄膜体系的物理化学特性及其在模拟空间环境下的摩擦学性能，探讨固体薄膜和油脂的组成结构、界面结合状况及环境因素对固体-油脂复合润滑薄膜体系摩擦磨损性能的影响规律，提出固体-油脂复合润滑薄膜的润滑失效机制及延寿理论，优化固体-油脂复合润滑体系的配伍及环境适应性，为发展空间机械用高强度、高可靠、长寿命的固体-油脂复合润滑薄膜材料技术提供理论依据和技术支持。

目前，单纯固体润滑和液体润滑材料已不能满足未来空间机械的使用要求。本项目采用物理气相沉积技术制备了几种具有优异润滑性能的TiMeCxN1-x（Me=Al、Si）及MoS2-TiMeCxN1-x固体薄膜，研究了制备工艺、掺杂元素及含量对其结构和性能的影响，提出了结构与性能之间的关系规律；并将液体润滑剂甲基氯苯基硅油、聚α-烯烃、全氟聚醚、烷基或烯烃取代环戊烷及其对应润滑脂分别与固体薄膜复合，制备了固体-油脂复合润滑薄膜，实现了可控成膜技术。通过原子氧辐照改善了固体与油脂间的结合强度，并系统研究了固体-油脂复合润滑薄膜在大气及模拟空间环境中的摩擦学性能，分析了薄膜成分、液体润滑剂种类及环境因素对固体-油脂复合润滑薄膜摩擦学性能的影响，阐明了润滑失效机制与延寿理论。本项目的研究，为我国航天技术运动部件的润滑技术提供了新思路，为发展空间环境适用的高强度、低摩擦、高可靠和长寿命的复合润滑材料提供理论依据和技术支撑。.本项目的部分研究成果获得2010年度甘肃省自然科学二等奖，在国内外学术期刊发表和接收论文16篇，申报国家发明专利9件，授权4件。