自潤(rùn)滑織物襯墊材料作為自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的關(guān)鍵部件，其摩擦、磨損性能直接決定自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承的服役行為和使用壽命。

　　中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進(jìn)潤(rùn)滑與防護(hù)材料研究發(fā)展中心復(fù)合潤(rùn)滑材料課題組多年來(lái)致力于纖維織物襯墊材料的設(shè)計(jì)、制備及其摩擦學(xué)性能方面的研究，研制出了一系列高性能新型自潤(rùn)滑織物襯墊材料。在織物襯墊制備工藝優(yōu)化、填料增強(qiáng)劑填充、界面修飾、引入納米材料界面增強(qiáng)相等方面開展了系列研究工作，完成了對(duì)織物襯墊復(fù)合材料熱性能、界面性能及轉(zhuǎn)移膜結(jié)構(gòu)的有效調(diào)控，對(duì)織物襯墊在不同服役工況下的潤(rùn)滑及磨損失效機(jī)制進(jìn)行了深入研究。

　　為解決重載、高速等工況下織物襯墊材料承載差、摩擦熱累積的問題，研究人員通過向織物襯墊材料引入高硬度、高導(dǎo)熱的陶瓷納米顆粒，通過表面修飾、結(jié)構(gòu)調(diào)控、復(fù)合填充以及功能組裝等方法，有效提升了織物襯墊材料的熱穩(wěn)定性能和承載耐磨性能。相關(guān)成果發(fā)表在Tribol Int（2022,169,107495; 2022,176,107879）、Friction (2021,9,1110-1126)、Compos Commun (2022,31,101114)和Polym Compos (2021,42,6467-6477; 2021,42,3539-3549)上，獲中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)兩項(xiàng)（ZL202110577687.5，ZL202110235708.5）。

　　近期，該團(tuán)隊(duì)研制出一種新型的MXene@UiO-66-NH₂雜化納米流體（圖1），采用類流體表面修飾技術(shù)改性MXene/UiO-66-NH₂雜化納米顆粒，有機(jī)層的接枝能大大降低了雜化納米顆粒的表面能，有利于納米顆粒的分散以及與樹脂基體的結(jié)合，在保留雜化顆粒固有屬性的同時(shí)，能更好地與樹脂基體形成相容性好且穩(wěn)定的體系。

圖1 MXene@UiO-66-NH₂雜化納米流體制備及反應(yīng)機(jī)理示意圖

　　該研究工作選取硅烷-聚醚胺有機(jī)長(zhǎng)鏈分子作為外殼，耦合層狀MXene納米片和UiO-66-NH₂納米粒子作為復(fù)合納米核，制備出了二元納米核結(jié)構(gòu)類流體MXene/UiO-66-NH₂ NFs。系統(tǒng)考察該類流體的理化性質(zhì)（圖2）及其作為織物襯墊潤(rùn)滑添加劑時(shí)的摩擦學(xué)行為（圖3）。研究結(jié)果表明，MXene/UiO-66-NH₂ NFs的添加有效提升了PI/PTFE織物襯墊材料的減摩抗磨性能。透射電鏡分析結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)移膜中同時(shí)包含相當(dāng)量的MXene和ZrO₂納米顆粒，提出了兩者可提高轉(zhuǎn)移膜的剪切特性和承載能力的觀點(diǎn)。

圖2 MXene@UiO-66-NH₂雜化納米流體的形貌和流變性質(zhì)

圖3 PI/PTFE織物襯墊材料摩擦轉(zhuǎn)移膜結(jié)構(gòu)表征

　　相關(guān)成果近期以“Novel design of MXene@UiO-66-NH₂ hybrid nanofluids towards promoting the mechanical and tribological performance of fabric composites”為題發(fā)表在Composites:Part A(2022,161:107122）上。劉夢(mèng)博士為該論文第一作者，張招柱研究員和袁軍亞助理研究員為共同通訊作者。

　　以上研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和甘肅省自然科學(xué)基金的支持。