第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

在苛刻的空间环境中，传统润滑油存在散失、变质、高低温性能不稳定等问题，导致润滑周期短，因此使用化学性能稳定、高比强度的聚合物自润滑材料替代传动部件的相关研究引起了科研人员的浓厚兴趣。聚酰亚胺（PI）因其优异的机械性能和耐温性能而被广泛应用于空间润滑材料设计制备，但纯PI的摩擦系数偏高，难以满足苛刻工况的应用需求。固体润滑剂的引入，可以显著改善PI的摩擦学性能。随着固体润滑剂石墨、二硫化钼等传统二维层状材料的迭代更新，氮化碳（g-C₃N₄）以其优异力学性能和润滑性能被广泛应用于聚合物复合材料的制备。伴随现今计算机技术的迅猛发展，借助大数据统计、模拟材料的性能，探讨其宏观与微观的内在关联，更深入理解材料微观作用机理势在必行。本实验通过分子动力学模拟方法，初步探究了g-C₃N₄增强PI的摩擦磨损性能与作用机制。实验发现在g-C₃N₄添加量为1w%时具有优异的摩擦学性能，在剪切过程中表现出了较小的形变，同时机械性能也得到了显著提升。通过分析表面原子浓度分布、径向分布函数等关键数据，深入揭示了g-C₃N₄增强PI的润滑微观机理。当添加了g-C₃N₄的PI复合材料，其摩擦表面的原子浓度及径向分布函数值等明显下降，表明g-C₃N₄与PI分子间具有较强的相互作用，提高了PI的机械性能，进而改善了其复合材料的摩擦学行为。本文分子动力学模拟得到的相关实验结果，有望为后期的高性能PI自润滑复合材料设计提供理论依据。