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多尺度金属骨架框架物增强纸基摩擦材料

摘 要: 纸基摩擦材料作为一种绿色、低成本的新型摩擦材料，广泛应用于各类车辆和工程机械、机床、船舶等行业湿式离合器和制动器中。然而，碳纤维与树脂浸润性差，两相间的界面脱粘、树脂剥离和纤维拔出等现象严重制约了该类材料摩擦稳定性和使用寿命的提升。为解决上述纸基摩擦材料在制动过程中出现树脂与纤维完全脱粘等界面结合较差的问题，采用了具有高比表面积和丰富的活性位点-多尺度金属骨架框架物进行碳纤维的原位改性，达到保持纤维原有强度同时又活化其表面的目的。多尺度金属骨架框架物的引入可以在碳纤维表面形成大量微纳米突起结构，通过较强的机械啮合和一定的化学键合协同作用，显著优化了改性碳纤维与树脂基体之间的界面结合。另外由于纳米尺度效应和晶体表面丰富的极性基团，进一步提高纤维的表面能和改善材料的润湿性，促进碳纤维与树脂基体之间的渗入和结合。通过多尺度晶体相的原位生长，构筑活性微纳米增强型界面，有助于缓解复合材料因两相差异引起的界面残余应力，能够显著改善纸基摩擦材料的力学和摩擦性能，有望提高纸基摩擦材料的界面结合性能，解决纸基摩擦材料在运行工况下界面结合力弱和纤维-基体剥离等问题。