第十五届全国表面工程大会

随着高端设备技术的快速发展，关键运动部件常服役于苛刻多变的摩擦学工况，面临严峻的摩擦磨损挑战。构建具有优异固体润滑特性且机械鲁棒性良好的转移膜，以有效隔离摩擦副直接接触，成为解决这一难题的重要途径。因此，开发埃洛石纳米管增强的自润滑聚合物复合材料，并在多种工况下实现摩擦界面处转移膜的可控生长具有重要研究价值。本研究制备了埃洛石纳米管增强的酚醛树脂基复合材料，重点探究了干摩擦及贫油工况下摩擦界面转移膜的形成机制。研究结果表明，无论是在干摩擦还是贫油条件下，该纳米复合材料均表现出极低的摩擦系数（0.01以下）和磨损率（10^-7 mm³/Nm）。通过多尺度表征技术系统研究了钢对偶表面转移膜的演化规律，揭示了埃洛石在不同工况减摩抗磨中的关键作用机制。研究发现，干摩擦条件下，摩擦界面优先形成以Si-Al氧化物为主的纳米润滑层，而在贫油工况下，润滑介质分子链的断裂促进碳基润滑层的形成，而Si-Al层则内迁至中间过渡层。TOF-SIMS深度剖析证实，这种具有优异的固体润滑性能的多层结构转移膜源于HNTs及润滑介质的协同摩擦化学反应。本研究为开发具有优异的固体润滑性能、适应多工况需求的新型聚合物复合材料提供了新的理论依据和技术途径。

埃洛石纳米管; 多层转移膜; 极低摩擦磨损; 干摩擦和贫油工况