16 / 2021-04-12 18:43:28

负电摩擦副材料制备及其摩擦性能研究

课题组之前的研究结果表明，水合效应和流体动压效应在水基超滑中起着重要作用。增强水合效应，一定程度上可以减小水基超滑对流体动压效应的依赖程度。而水合润滑的强化，除了提高离子的水合强度（如添加三价离子），还可以提高摩擦副表面的电荷密度。本报告把负电基团（羧酸根）接枝到耐水的环氧树脂分子主链，形成里外均匀的体材料。这种材料浸泡在水溶液，既能形成一定的表面电荷，也能保留一定的力学性能。如图所示，过硫酸钾引发剂的加入，可以让丙烯酸酸钠和丙烯酰胺形成聚合物。在催化剂DMAP的作用下，聚合物的酰胺基团与基体里的环氧基反应。化学接枝和物理缠绕共同增加负电基团在环氧树脂基体内的稳定性。与纯环氧树脂（黑色）相比，改性环氧树脂表面的酸性基团明显增加，等电位点从pH=6.0降到pH=3.0。相应地，氯化钠溶液润滑下，摩擦系数也明显降低（黄色和绿色）。速度较大的情况下，如94 mm/s，在水合效应和流体动压效应协同作用下，摩擦系数从0.06降到0.007，实现超滑。速度较小的情况下，如4.7 mm/s，流体作用非常小，摩擦系数仍从0.06降到0.02左右，仍保持很低的摩擦。相关实验结果可为新型水润滑摩擦副材料设计提供一定依据。