【摘 要】
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超声电机特殊的摩擦驱动方式和能量传递特性,决定了摩擦材料对超声电机界面运动转化效率、输出性能、速度稳定性以及使用寿命等关键指标有着至关重要的影响。为改善聚四氟乙烯摩擦材料强度低、耐磨性差等缺点,本文利用分子动力学模拟的方法,选用氮化碳、石墨烯和氧化石墨烯等性能优异的二维材料对其进行填充改性。改性结果显示,氮化碳、石墨烯和氧化石墨烯的加入均可提升聚四氟乙烯基体的机械性能、玻璃化转变温度和耐磨性。其中
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超声电机特殊的摩擦驱动方式和能量传递特性,决定了摩擦材料对超声电机界面运动转化效率、输出性能、速度稳定性以及使用寿命等关键指标有着至关重要的影响。为改善聚四氟乙烯摩擦材料强度低、耐磨性差等缺点,本文利用分子动力学模拟的方法,选用氮化碳、石墨烯和氧化石墨烯等性能优异的二维材料对其进行填充改性。改性结果显示,氮化碳、石墨烯和氧化石墨烯的加入均可提升聚四氟乙烯基体的机械性能、玻璃化转变温度和耐磨性。其中以氧化石墨烯的增强效果最好,杨氏模量和剪切模量分别提高153.4%和64.7%、玻璃化转变温度提高约61K、摩擦系数从0.144提高到0.187、耐磨性明显提高。文章通过提取分析模型内原子运动速率、分布情况以及系统能量变化等微观信息,揭示了二维材料增强聚四氟乙烯的内在机理。随后采用硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570对氧化石墨烯进行了表面接枝处理。结果表明,硅烷偶联剂接枝处理后,可提高氧化石墨烯与聚四氟乙烯基体间的相互作用并产生机械互锁效果,因此复合材料的性能得到进一步提高;通过接枝和物理共混两种方式改性聚四氟乙烯基体的对比研究发现,经过接枝处理的增强效果会明显优于单纯的物理共混,为该方法在设计性能更加优异的二维材料改性聚四氟乙烯复合材料方面的应用提供了理论基础。
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