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环氧树脂复合材料的协同固-液润滑策略:基于埃洛石纳米管(HNTs)与荷荷巴油的摩擦学性能提升
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月07日 来源:Polymer Composites 4.7
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研究人员通过将荷荷巴油负载于埃洛石纳米管(HNTs)并分散于环氧基体,开发出新型协同润滑体系。最优配比的3JH-10复合材料实现摩擦系数降低71%、磨损率下降94%,同时保持23%的拉伸强度提升,为高性能聚合物润滑材料设计提供新范式。
这项突破性研究揭示了环氧树脂复合材料通过埃洛石纳米管(halloysite nanotubes, HNTs)与荷荷巴油(jojoba oil)的协同作用实现摩擦学性能飞跃的机制。采用真空减压循环加载技术,荷荷巴油被精准封装于HNTs纳米腔体中,同时通过机械搅拌和HNTs微剪切效应在环氧基体中形成双重分散体系。
研究团队发现润滑组分比例对性能具有决定性影响:4JH-20配方展现出惊人的94%磨损率降幅和71%摩擦系数降低,但力学强度欠佳;而1JH-5组则表现出23%的拉伸强度提升(断裂强度61 MPa vs 纯环氧47 MPa),但摩擦性能平平。最具工程应用价值的是3JH-10复合材料,其完美平衡了机械强度与润滑性能,证实存在最优的荷荷巴油-HNTs配比。
该协同润滑系统的奥秘在于:HNTs既作为纳米增强体提升基体强度,又作为"纳米储油罐"实现持续润滑;而双重分散策略则构建了瞬时摩擦降低与长效润滑的协同效应。这种固-液复合润滑体系为高性能聚合物材料设计开辟了新途径,在人工关节、精密器械等生物医学领域具有广阔应用前景。
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