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镍颗粒对边界润滑条件下聚酰亚胺摩擦学性能的影响

聚合物-金属摩配副在高端装备运动机构的摩擦学设计方面发挥着重要的作用。随着装备技术的迅猛发展，大量运动机构的服役条件愈加严苛，对其寿命和可靠性提出了严峻的挑战，发展高性能聚合物自润滑材料具有重要的意义。本研究系统考察了镍（Ni）微米颗粒对聚酰亚胺（PI）以及碳纤维（CF）增强PI在边界和混合润滑区间摩擦学性能的影响规律。研究发现仅填充5%的Ni颗粒即可大幅降低PI以及CF增强PI的磨损率，Ni的减摩抗磨作用显著优于相同体积含量的CF。尤其，在边界和混合润滑区间Ni增强的PI复合材料表现出极低的摩擦系数。摩擦副磨损表面的化学组成和结构分析表明，在摩擦界面原位生长了 “混凝土结构”转移膜，暴露于摩擦界面的镍颗粒可能的吸氢催化作用可能促进了转移膜的形成。本工作为发展高可靠、长寿命聚合物自润滑材料供了新思路。