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石墨烯-碳纳米管共混复合橡胶摩擦特性及其磨损颗粒物研究

摘 要：随着汽车行业的发展，汽车行业对橡胶轮胎性能要求越来越高。石墨烯和碳纳米管具有优异的物理机械性能和导热性能，是橡胶的优质填料。石墨烯-碳纳米管共混复合橡胶材料较普通橡胶轮胎材料具有更加优异的耐磨性能和导热性能，是应用前景十分广阔的高性能轮胎材料。然而，石墨烯—碳纳米管复合橡胶轮胎在不同工况下的胎面磨损机制和磨损颗粒物（TWPs）的性态并未明晰，使其在实际使用和推广普及中带来了不确定性。本研究使用自行设计的轮胎滚动接触平台进行橡胶轮胎TWPs试验，探究了石墨烯—碳纳米管共混复合橡胶轮胎在不同速度、载荷、滑移率、路面等工况下胎面磨损形式与TWPs产生情况。研究表明石墨烯—碳纳米管可以显著提高橡胶轮胎的耐磨性减少TWPs的产生，但是轮胎单位磨损质量产生的超细微TWPs数量和占比有所上升。随着速度增加TWPs总数量下降，单位磨损质量产生的各粒径TWPs数量下降；随着载荷增加TWPs总数量增加，单位质量产生的3 μm TWPs数量下降，5 μm、10 μm TWPs数量上升；随着滑移率增加TWPs总数量增加，单位质量产生的3 μm TWPs数量增加，5 μm、10 μm TWPs数量下降。速度、载荷、滑移率对各粒径TWPs总数量的影响程度分别为：（1）对于3 μm的TWPs为滑移率>载荷>速度；（2）对于5 μm的TWPs为滑移率>载荷>速度；（3）对于10 μm的TWPs为载荷>滑移率>速度。

关键词：橡胶；石墨烯；碳纳米管；磨损颗粒物；磨损形貌