高端機械裝備對自潤滑運動零部件的承載能力、工況適應性和服役壽命等性能提出了更嚴格的要求，傳統潤滑材料已無法適應苛刻服役工況的應用需求。近年來，發展兼具低摩擦、長壽命和多環境適應性于一體的功能潤滑材料，已成為摩擦學領域的前沿方向。
近日，中國科學院蘭州化學物理研究所功能潤滑材料課題組和工程用特種潤滑材料課題組，基于不同組分間界面相互作用的設計與功能組裝策略，開展了聚四氟乙烯（PTFE）基核殼復合潤滑材料在結構調控、潤滑與耐磨性能優化和摩擦學機理等方面的系統研究，為設計強韌兼備與多環境適應性的功能潤滑材料提供了實驗依據和理論指導。
研究人員將原位聚合法和熱壓成型技術相結合，研制出核殼聚四氟乙烯@酚醛樹脂（PTFE@PR）復合材料。該復合材料在不同溫度、載荷、速度和對偶粗糙度等多工況下均具有優異的自潤滑和耐磨損性能，并在摩擦誘導作用下表現出雙相聚合物鏈長程有序的定向轉移膜形成機制（圖a）和增強作用。
另外，研究人員利用靜電自組裝法構筑了二維MXene（Ti3C2Tx）納米片包覆PTFE的核殼復合粒子（pMXene@PTFE）及其增強的環氧樹脂基涂層材料。核殼粒子不僅能抑制MXene的氧化，而且賦予涂層材料良好的強韌化效應，實現了潤滑性與耐磨性的協同優化，使涂層材料在大氣環境、高濕度（RH：80%）和真空（3×10-5 mbar）環境下均表現出穩定的潤滑與耐磨性能。其機理主要是PTFE的引入有助于MXene片懸鍵的鈍化，可有效抵抗活性分子的潛入，從而表現出對環境的不敏感性（圖b）。研究表明，兩者的靜電復合抑制了MXene片和PTFE顆粒在摩擦剪切力下的自聚集，提高了PTFE在環氧樹脂基體中的分散穩定性和相容性，表現出良好的協同效應，為樹脂基體的接觸載荷提供了應力傳導通道，從而降低了潤滑材料的疲勞磨損。
相關研究結果發表在Tribology International（1、2）和Carbon上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。
具有多工況環境適應性的PTFE基核殼復合潤滑材料的摩擦轉移機理
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