润滑与密封

作者：孙国杰，朱昭宇，董从林，白秀琴

单位：湖北隆中实验室；武汉理工大学交通与物流工程学院；武汉理工大学，水路交通控制全国重点实验室,,湖北隆中实验室；武汉理工大学交通与物流工程学院,,湖北隆中实验室；武汉理工大学交通与物流工程学院；武汉理工大学，水路交通控制全国重点实验室,,湖北隆中实验室；武汉理工大学交通与物流工程学院；武汉理工大学，水路交通控制全国重点实验室,

关键词：碳纤维;超高分子量聚乙烯;纳米二氧化硅;机械性能;摩擦学性能

基金：国家自然科学基金面上基金项目 （52475213）；湖北省隆中实验室自主创新项目 （2022ZZ-05）

为增强纳米二氧化硅 （SiO2） 改性超高分子量聚乙烯 （UHMWPE） 的耐磨性与防滑性，使用碳纤维 （CF）和纳米 SiO2 对 UHMWPE 复合材料进行改性。利用 RTEC 多功能摩擦磨损试验机，开展改性 UHMWPE 复合材料水润滑 条件下的摩擦磨损试验，通过对比分析添加不同改性材料的 UHMWPE 复合材料的力学性能、接触角、摩擦因数、磨 损表面元素组成，以及磨痕轮廓和微观形貌等，揭示不同体积分数 CF 对复合材料防滑性能的影响机制。结果表明：CF 体积分数的增加促进了摩擦过程中摩擦表面更多的 CF 暴露和堆积，增加了复合材料的表面粗糙度，使得复合材料 的接触角明显增大，疏水性能提升；同时复合材料界面结合强度增强，接触面积增大，进而摩擦因数增大，体积分数 4%CF 协同纳米 SiO2 改性的 UHMWPE 复合材料的平均摩擦因数达到 0. 223，提升了 66%；随着 CF 体积分数提高，复合材料的硬度、拉伸强度、弯曲强度和撕裂强度均得到提升，从而有效改善了其耐磨性能，CF 体积分数为 5% 时，磨损 率相比未添加 CF 的复合材料降低了 55. 3%。CF/SiO2/UHMWPE 复合材料的力学性能与摩擦学性能均得到提升，其防滑 耐磨性能获得增强，为设计具有优异防滑、耐磨损性能的复合材料提供参考。

来源：2026年第4期

《润滑与密封》期刊编辑部

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