SiC纳米填料增强玻璃/剑麻纤维混杂纳米复合材料的摩擦磨损特性研究及其性能优化机制

本研究针对汽车航空领域聚合物复合材料的耐磨需求，通过真空灌注技术制备玻璃/剑麻纤维(GF/SF)混杂纳米复合材料。来自未知机构的研究人员发现添加2 wt.% nSiC填料可显著提升耐磨性，在30N轴向载荷下磨损率降低56%，摩擦系数降至0.394，证实nSiC填料通过改善纤维-基体界面结合实现性能优化。

　　

聚合物复合材料在汽车、航空和体育器材领域应用广泛。近年来，研究人员开始用可回收天然纤维替代玻璃纤维。本研究探讨了添加与未添加碳化硅纳米填料(nSiC)的玻璃/剑麻纤维(GF/SF)增强混杂聚合物纳米复合材料在不同轴向载荷(AL)和滑动速度(SV)下的滑动磨损性能。

采用真空灌注技术制备了符合ASTM标准的含nSiC（1 wt.%、2 wt.%、3 wt.%）与不含nSiC的新型GF/SF纤维增强混杂纳米复合材料。使用盘式摩擦磨损试验机评估不同工艺条件下复合材料的摩擦学性能，包括摩擦系数(CoF)和磨损率(WR)。

结果显示：含2 wt.% nSiC的混杂纳米复合材料在所有制备样品中表现出最低的CoF和WR。在30N AL和0.419 m/s SV条件下，GF/SF/2%nano-SiC复合材料的耐磨性分别是：无纳米纤维GF/SF复合材料的2.3倍，GF/SF/1%nSiC复合材料的1.5倍，GF/SF/3%nSiC复合材料的1.46倍。未增强复合材料与2 wt.% nSiC增强复合材料在30N AL下的CoF分别为0.481和0.394。

讨论表明：GF/SF/2%nSiC复合材料更优异的耐磨性能源于纳米填料的均匀分散以及纤维与基体间更强的结合力。

结论指出：nSiC填料负载能显著改善GF/SF纤维复合材料的磨损特性。

关键词：真空灌注(Vacuum infusion)，纳米SiC填料(nano SiC filler)，混杂复合材料(hybrid composite)，磨损测试(wear test)，摩擦系数(coefficient of friction)，磨损轨迹(wear track)。