聚合物纳米复合材料通常是以聚合物材料为连续相，以纳米级材料为分散相复合而成，其中以聚合物无机纳米复合材料的应用最为广泛。但是，纳米颗粒比表面积大、表面能高，无机材料与有机聚合物材料间的表面性质差异较大。这就导致在聚合物纳米复合材料中，纳米颗粒间具有很强的团聚倾向，往往以团聚体的形式存在，无法有效均匀的分散于基体当中，从而严重影响了材料的性能。研究发现，不仅是纳米复合材料内部存在颗粒团聚现象，所有复合材料内部增强相均存在这种现象，因此，研究聚合物复合材料的内部构造，了解增强颗粒在基体中的分散状况，对聚合物复合材料的制备及其应用推广就显得十分迫切且有必要。目前研究聚合物复合材料内部构造的手段还比较少，主要包括透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、核磁共振仪(NMR)等，但这些技术还存在适用体系不广、及时性不够、实验效率低等诸多缺点。　　为此，前期的研究工作，提出了一种新的复合材料相分散均匀性的表征方法，即通过摩擦系数曲线的波动反应填料在基体中的分散状况。本文在前期工作的基础上，从定量角度验证了这个方法的适用性。为了放大填料在基体中的分散情况，梯度思想被引入材料的设计中，采用叠层压制的方法制备了石墨/聚酰亚胺、二硫化钼/聚酰亚胺、碳纤维/聚酰亚胺等梯度复合材料，同时制备了3种对应增强相含量不同的复合材料，对比研究了梯度材料与复合材料的干摩擦磨损性能，从而进一步从理论上为解决填料分散不均问题提供了考察依据。　　论文研究表明:通过优化制备工艺参数，成功制备出基体连续、层间界面消失、增强颗粒呈梯度分布、力学性能也呈梯度分布的聚酰亚胺(TPI)基梯度材料，经过300℃-室温的循环淬水实验，梯度材料表现出良好的抗热疲劳性能。　　干摩擦条件下，石墨(Gr)在磨损表面富集，起到润滑作用，有效降低了复合材料的摩擦系数，石墨含量为30％时，摩擦系数最低，为0.13;石墨改性的梯度材料的摩擦磨损性能优于相同石墨含量的复合材料，且两者的变化趋势相同，随石墨含量的增加，摩擦系数和磨损率同时降低;在重载荷下，纯树脂以微切削和剥落为主，当石墨含量为5％时，磨损机理主要是磨粒磨损，石墨含量增大到30％时，较大颗粒的石墨在压应力和切应力作用下在偶面上产生富集，起到良好的润滑作用，磨损表面比较光滑。二硫化钼(MoS2)与石墨都为片层状填料，且均为减摩材料，因此MoS2填充的材料的摩擦与磨损性能与石墨相似，30％MoS2/TPI复合材料摩擦磨损性能最优，其对钢的干摩擦系数和体积磨损率同时达到最小值，分别为0.263和1.13×10-15 m3·N-1·m-1。MoS2质量分数较低时，梯度材料磨损表面比较粗糙，磨损形式主要是磨粒磨损，随MoS2质量分数的增加，材料的磨损表面变得越来越光滑致密，这时的磨损形式除了磨粒磨损外，还有疲劳磨损的特征。　　碳纤维本身具有高强度、高模量、优异的减摩及导热性能，其加入对聚合物材料综合性能有很大改善。碳纤维填充的聚酰亚胺复合材料，随着碳纤维含量的增加，材料的摩擦系数和磨损量都降低;碳纤维改性的梯度材料，由于碳纤维的长度在100-200μm之间，纤维长度和梯度层厚度不协调，大部分碳纤维在聚合物中是卷曲的，材料内部有很多不规则空穴，实验中途材料断裂，因此并不能得到理想的连续摩擦系数曲线。通过SEM照片分析，提出滑移-断裂模式来解释材料的断裂行为。CF含量为5％时，材料磨损表面较为粗糙，且有较深犁沟，含量达到15％，与纯基体相比，磨损表面平整，剥落坑及磨削大大减少，纤维含量增加到30％时，磨损断裂的碎片破坏了对偶之间形成的转移膜，导致磨损性能变差。