润滑与密封

作者：李一鹏，王彦，白涛

单位：东华大学机械工程学院,,中石油吐哈油田公司鄯善采油管理区,,东华大学机械工程学院,

关键词：尼龙6;碳纳米材料;摩擦学性能;力学性能;分子动力学

为研究碳纳米管（CNT）和石墨烯片(GNS)协同增强尼龙6（PA6）复合材料摩擦学及力学性能的微观机制，利用分子动力学方法模拟PA6及其复合材料的拉伸过程及摩擦学行为，分析CNT、GNS对PA6复合材料力学及摩擦学性能的影响。建立Fe原子与纯PA6和PA6/ CNT、PA6/GNS、PA6/GNS/CNT复合材料组成的摩擦学模型，并对模型进行几何优化、退火及动力学平衡，通过对Fe原子施加0.2 GPa应力及0.01 nm/ps速度进行摩擦模拟。研究结果发现，PA6/GNS/CNT复合材料摩擦因数在所有材料中最低为0.252；相比其他3种材料，PA6/GNS/CNT复合材料的抗剪切性能最好，且弹性模量及剪切模量均有提高。通过对比分析4种材料的径向分布函数、摩擦界面温度、材料总势能揭示了CNT和GNS协同增强PA6摩擦学及力学性能的作用机制，指出加入的CNT/GNS通过范德华及静电力作用降低了PA6与Fe原子摩擦副之间的相互作用，此外一维CNT与二维GNS通过π-π堆叠杂化作用形成了3D杂交堆叠体系，协同增强了PA6的摩擦学性能。

来源：2024年第4期

《润滑与密封》期刊编辑部

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