MXene调控PTFE释放实现PEEK复合材料超低摩擦的性能突破

本研究针对聚醚醚酮(PEEK)在轻量化机器人运动部件中自润滑性不足的问题，通过热压烧结技术开发了以聚四氟乙烯(PTFE)为润滑相、Ti3C2Tx MXene为转移膜介质的复合材料体系。研究发现当PTFE含量为10 wt.%时，MXene的添加使工程应变提升一倍，抗压强度提高11%，摩擦系数降至0.060±0.001，磨损率保持在10?6 mm3 N?1·m?1的低水平。分子动力学模拟表明MXene与PTFE的强界面结合实现了可控润滑释放，为高性能运动部件设计提供新方案。

　　

聚醚醚酮(Poly(ether-ether-ketone), PEEK)作为轻量化机器人的关键结构材料，其较差的自润滑特性严重限制了在运动部件中的应用。本研究通过热压烧结技术设计制备了以聚四氟乙烯(poly(tetra-fluoroethylene), PTFE)为润滑相、Ti₃C₂T_x MXene为转移膜调控剂的新型PEEK基复合材料。采用压缩试验评估力学性能，并通过线性往复球-平面摩擦学测试系统考察其与ZrO₂球对磨时的摩擦学行为。

通过协同调控PTFE与MXene的含量，研究获得了实现超低摩擦的临界组分配比。当PTFE含量优化至10 wt.%时，MXene的添加使工程应变提升100%，同时抗压强度增加11%。更引人注目的是，随着Ti₃C₂T_x含量的增加，摩擦系数持续降低至0.060±0.001，较无MXene复合材料下降26.83%，而磨损率仍维持在10^?6 mm³ N^?1·m^?1的低水平。

分子动力学模拟揭示：这种卓越的减摩抗磨性能源于MXene与PTFE之间强大的界面结合作用，实现了PTFE润滑相的可控释放。该机制不仅显著提升复合材料的机械强度，更为实现超低磨损提供了全新路径，对高性能运动部件的材料设计具有重要指导意义。