使用微胶囊相变材料作为先进聚合物的添加剂，实现高达 200°C 的可调超低摩擦

使用微胶囊相变材料作为先进聚合物的添加剂，实现高达 200°C 的可调超低摩擦

        摩擦部件（如泵、密封件、齿轮和轴承系统）的宏观摩擦和磨损会导致材料损失和不必要的能量浪费，由于关键部件的故障和尺寸差异，可能会使主要系统的运行面临风险。科学家们一直在采用不同的方法，通过开发具有增强润滑性能的先进材料，如聚合物复合材料，来减少摩擦学部件之间的摩擦和磨损。聚合物凭借其独特的化学构型，在热冲击过程中的化学惰性和结构稳定性方面优于金属和陶瓷材料。聚合物也很轻，这使它们对汽车和航空工业具有吸引力。然而，在它们的体积形式中，它们遭受高的热膨胀系数、低的蠕变强度和较差的承载能力。使用覆盖金属结构部件的薄聚合物涂层（10微米厚）来减轻这些不利特性，其中实现了散热和高承载能力。特别是，金属基底可以通过为涂层提供结构支撑来适应高承载载荷，并且产生的摩擦热或周围环境的温度可以通过金属基底从涂层消散。尽管薄涂层的使用可以提高机械和热性能，但其摩擦学性能仍然较差。因此，在摩擦学和轴承应用中，使用具有固有润滑性能的复合聚合物或添加剂至关重要。

        宏观可调摩擦是一种新兴的智能表面和多功能结构技术，可用于实际工程应用。在此，将一种新型微胶囊相变材料（MPCM）添加剂引入先进的聚合物基体中，并在52100钢表面滑动时产生高达200°C的超低摩擦系数（COF）。研究表明，润滑效果取决于温度，由于混合润滑制度，在较高温度下观察到的COF为0.027–0.036，而在室温（RT）下，COF为0.075。此外，通过调节温度，从而调节添加剂的相位和适当的润滑机制，可以实现摩擦的可逆、按需控制。MPCM润滑的寿命也与温度有关，并随着温度的升高而恶化，而在RT下，摩擦副在2400米的滑动距离后仍保持稳定。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0043164823005951