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3D打印纳米流体增强光敏自润滑聚合物材料的摩擦学行为研究获得新进展
2024-01-30 14:58

含油聚合物复合材料具有优异的物理化学性能、良好的自润滑性能、质轻且便于成型等优点,在摩擦学领域得到了广泛的关注。聚合物基材为了便于润滑油的存储通常需要被赋予多孔结构,此外也可以将润滑油微胶囊化后植于聚合物中,但是以上方法往往需要复杂的操作步骤,且太多的孔隙会造成材料储油率与含油保持率之间的不平衡,同时材料的力学性能也会受到一定的负面影响。因此,开发出一种简单的合成方法用以制备具有良好自润滑性能和机械性能的聚合物基复合材料仍然面临着严峻的挑战。

为解决这一问题,烟台先进材料与绿色制造山东省实验室特种润滑材料与技术团队将担载了润滑油的多孔二氧化硅纳米颗粒嵌入聚合物中,利用还原光聚合技术构建具有多种复杂精细结构的聚合物基自润滑复合材料(图1)。得益于介孔二氧化硅丰富的介孔孔道结构,高比表面积和孔体积,复合物的含油量以及含油保持率均在较高的水平。通过将载油介孔二氧化硅纳米颗粒与3D打印相结合,实现了自修复复合润滑材料的可控制备。在摩擦性能测试过程中,聚合物复合材料中的载油颗粒能够持续在摩擦表面提供润滑油,使摩擦系数和磨损率分别降低了85.7%和97.7%(图2)。

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1 3D打印含油自润滑聚合物材料的制备

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2 3D打印含油自润滑聚合物材料的精度、表面粗糙度及摩擦学性能

 

   以上成果近期以题为“Tribological behavior of 3D printed nanofluid reinforced photosensitive self-lubricating polymer materials”的文章发表在Additive Manufacturing上,烟台先进材料与绿色制造山东省实验室助理研究员杜果和郭杰为论文的共同第一作者,烟台先进材料与绿色制造山东省实验室张霞研究员为本论文的通讯作者。以上工作得到了山东省TS学者青年专家项目、国家自然科学基金、中国科学院特别研究助理资助项目以及烟台先进材料与绿色制造山东省实验室开放课题等项目的支持。


(文章链接https://doi.org/10.1016/j.addma.2024.103959



供稿 / 杜   果

编辑 / 黄秋平

审核 / 张   霞  邹    强  王   坤

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