成果简介：碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)凭借高的比强度、比模量、强阻噪以及耐腐蚀、耐疲劳等特点在航空航天、船舶、汽车、核电以及体育用品等领域得到大量的应用。在早期的实际工况中CFRP主要承担静力作用。随着工业活动范围的扩展，设备的应用环境也越来越复杂多变，这对很多设备的功能、运行参数提出了更高的要求，很多关键零部件如核电水轮机推力轴承、汽车差速器十字轴和轴承保持架等开始应用CFRP代替传统材料来提高零部件的机械、润滑、耐磨性能(见图1至图3)。但在实际运行中，当处于极端工况时，液态润滑介质难以到达滑动接触界面，此时需要滑动摩擦零部件具有高的自润滑和耐磨特性。因此织物复合材料的机械性能和摩擦特性的同时改善对关键零部件的应用扩展有重要的工程意义和价值。

　　采用两种低层间力学性能颗粒氟化石墨(FGr)与二硫化钼( MoS₂)协同改性碳纤维增强环氧树脂复合材料的自润滑性能。由于FGr较低的表面能，与金属配副的结合性不佳，利用水热法制备了FGr@MoS₂杂化颗粒(见图4),进一步应用FGr@MoS₂改性碳纤维增强环氧树脂复合材料的自润滑特性。利用FGr高温稳定性，改善CFRP在不同温度下的摩擦学性能。

　　试验方法：以纯CFRP为基础，分别添加不同质量的FGr@MoS₂颗粒在不同温度下进行球盘接触往复式干摩擦测试，根据摩擦系数、样品的磨损率和复合材料样品以及对应的轴承钢球配副摩擦实验后的表面形貌，对比分析不同含量的FGr@MoS₂颗粒和不同温度对CFRP的摩擦特性影响。

　　试验步骤：1)试样制备水热法制备FGr@MoS,杂化颗粒，裁剪碳纤维布，利用真空辅助树脂传递工艺(VARTM)制备CFRP(见图4至图6)。

　　2) 摩擦实验采用单一变量法进行球盘接触往复式干摩擦测试(见图7)。

　　成果展示：

　　通过试验表明：1、通过水热法制备出具有微纳结构的杂化体FGr@MoS₂,杂化体具有较高的比表面积并且分散性比单一的MoS₂颗粒好。

　　2、当FGr@MoS₂作为润滑添加剂时，CFRP的摩擦学性能得到了改善。当杂化体添加1.2wt %时，CFRP的摩擦系数最低，为0.48;杂化体添加1.5 wt %时，CFRP的磨损率最低。MoS₂在FGr表面的沉积提高了添加剂与基体之间的结合力以及转移膜的有效形成率，从而有助于大幅度减少磨损和提高润滑。

　　3、随着温度的提升，得益于FGr高温稳定性，1.2 wt %的FGr@MoS₂的样品的润滑性能保持稳定，其磨损率则随着温度的增加而小幅增加，表明其良好的工程应用前景。

综上结论：制备的FGr@MoS₂杂化颗粒改善了CFRP的摩擦学性能，降低了摩擦系数，减小了磨损率，提高了CFRP的硬度。CFRP加入1.2 wt %的FGr@MoS₂后不同温度下的润滑性能保持稳定，拥有良好的工程应用前景。