第十五届全国表面工程青年学术会议

自润滑多孔聚合物复合材料可在摩擦过程中持续释放润滑油，从而实现低摩擦和耐磨性。然而，孔隙结构的引入削弱了其机械强度，限制了其在高负荷条件下的应用。为协同增强多孔聚合物复合材料的机械强度与摩擦学性能，本研究采用NH4HCO3作为造孔剂，结合模板法制备了分级梯度多孔复合材料，通过沿厚度方向逐层调控孔隙率来构建分级结构。结果表明，与均匀多孔材料相比，梯度多孔复合材料表现出更优异的储油能力和机械强度。在相同孔隙率条件下，梯度多孔材料的储油率提高了3.38%，而杨氏模量相较于均匀多孔材料提升了约15.69%。梯度结构通过孔隙分布与承载能力的协同优化，有效提升了材料的力学性能。在30 N的正常载荷和150 mm/s的滑动速度下，梯度多孔材料的摩擦系数为0.05，磨损体积为24.745 × 10⁻⁴ mm³，磨损率为3.055 × 10⁻⁷ mm³/(N·m)。在相同的测试条件下，与均匀多孔材料相比，梯度多孔材料的摩擦系数、磨损体积和磨损率分别降低了2.00%、38.27%和38.30%。此外，通过有限元计算证明，梯度多孔结构能有效缓解接触应力集中并增强应变能吸收，从而提高抗变形能力和抗裂性。本研究表明，梯度孔隙率设计可在保持机械强度的同时提升摩擦学性能，为高性能自润滑聚合物复合材料的结构优化提供了创新策略。

自润滑；轴承；耐磨；摩擦磨损；聚合物