MXenes及其纳米复合涂层在硅/聚合物基接触面上的摩擦学行为

编号：CYYJ03923

篇名：MXenes及其纳米复合涂层在硅/聚合物基接触面上的摩擦学行为

作者：庞皓升 刘大猛 柴春鹏 尹绚

关键词： 表面工程 MXenes 纳米涂层 固体润滑 摩擦学性能 磨损机理

机构： 中国航空研究院 清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室 北京理工大学材料学院 北京化工大学机电工程学院

摘要： 为了探究MXenes及其纳米复合涂层的摩擦学行为,以硅片(单晶硅)为基底,分别制备了Ti3C2-MXenes涂层、Ti3C2-MXenes/纳米金刚石复合涂层以及Ti3C2-MXenes/石墨烯复合涂层,测定了硅基底、MXenes及其纳米复合涂层与多种材质轴承球对磨的摩擦系数,并采用光学显微镜、三维白光干涉扫描仪和Raman光谱法对球斑及磨痕的表面形貌及组成进行了表征。结果表明:在所测试的不同材质摩擦球中,在循环次数为1200下硅基底与聚四氟乙烯(PTFE)球对磨时的摩擦系数最低,硅基底表面的磨痕边缘处有明显的沟壑,其磨损机理以磨粒磨损和黏着磨损为主,聚合物球表面的磨损机理以磨粒磨损和疲劳磨损为主;当硅基表面的Ti3C2-MXenes涂层与PTFE球对磨时,PTFE球的自润滑作用使得在1 N载荷下MXenes涂层的摩擦系数稳定在0.14,磨痕表面有明显的PTFE转移层;在1 N载荷下,与PTFE球对磨的Ti3C2-MXenes/纳米金刚石复合涂层的摩擦系数稳定在0.15;在0.5 N载荷下,与PTFE球对磨的Ti3C2-MXenes/石墨烯复合涂层的摩擦系数稳定在0.18,与未加入石墨烯时相比,硅基表面的聚合物转移层减少。