MoS2-rGO杂化纳米填料增强BMI复合材料在SUJ2轴承中的摩擦学与热性能研究

为解决SUJ2轴承在高速高温工况下的摩擦失效问题，研究人员通过将二硫化钼(MoS2)与还原氧化石墨烯(rGO)杂化纳米填料（0-0.3125 wt.%）掺入双马来酰亚胺(BMI)树脂，开发出具有协同润滑效应的复合涂层。该材料使磨损率降至5.94×10?6 mm3/N·m，摩擦系数(COF)降低47%，热失重仅3.14%，为航空航天轴承防护提供创新解决方案。

　　

在汽车和航空航天领域，SUJ2轴承合金作为关键部件，长期面临高速运转和高温环境带来的摩擦磨损挑战。传统固体润滑涂层如聚酰胺酰亚胺(PAI)虽能部分缓解问题，但循环应力下易出现机械性能退化。双马来酰亚胺(BMI)树脂因其卓越的耐化学性和热稳定性成为新选择，然而其固有高摩擦系数(COF)和磨损率限制了应用。如何通过纳米改性提升BMI的摩擦学性能，成为突破轴承寿命瓶颈的关键科学问题。

马来西亚理工大学的研究团队创新性地将二维材料二硫化钼(MoS₂)与还原氧化石墨烯(rGO)构建杂化纳米填料，通过优化配比（0-0.3125 wt.%）制备BMI基复合材料。研究发现，该材料在保持45 HV显微硬度的同时，实现了摩擦系数从1.2降至0.637的突破性进展，相关成果发表于《Materials Chemistry and Physics》。

研究采用四大关键技术：热重分析(TGA)评估热稳定性，X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)表征纳米填料层间距（MoS₂ 0.615 nm/rGO 0.326 nm），傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析界面化学键合，以及球-盘式摩擦试验机测定磨损率。SUJ2基材来自马来西亚E-steel公司，经线切割加工为20 mm×20 mm×5 mm标准试样。

【材料】章节显示，通过γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性实现了纳米填料在BMI基体中的均匀分散。

【热分析】结果表明，0.3125 wt.%填料使复合材料在410°C时失重率较纯BMI降低11%，热分解温度提升28°C，归因于rGO的阻隔效应与MoS₂的层间滑移协同作用。

【讨论】部分揭示，TEM观测到的"三明治"结构（MoS₂夹层嵌入rGO片层）是性能提升的核心机制。XRD显示的(002)晶面衍射峰位移证实了强界面结合，这与FTIR检测到的C-O-Mo键形成相互印证。

【结论】强调三点创新：首先，0.3125 wt.%填料量达到性能阈值，过量会导致团聚；其次，杂化填料使磨损率进入10^?6 mm³/N·m量级，优于已报道的Ce₂O₃改性体系；最后，涂层在模拟发动机工况下展现长达400小时的使用寿命。

该研究不仅为轴承防护材料设计提供了"纳米协同润滑"新范式，其提出的"临界填料浓度"概念（0.3125 wt.%）更对高分子复合材料工业化生产具有指导意义。Wan Fahmin Faiz Wan Ali团队的工作证明，精准调控二维材料界面相互作用，可突破传统聚合物基复合材料的性能极限，为极端工况下的机械部件延寿开辟新途径。