兰州化物所突破纤维织物自润滑材料瓶颈

　　作为高端装备“关节”的关键材料，纤维织物自润滑复合材料在降低摩擦、减少磨损，从而提升装备运行效率和使用寿命方面扮演着重要角色。没有它，飞机和航天器的精密部件可能很快就会磨损殆尽，导致故障。然而，随着航空航天装备越来越追求“更快、更久、更适应极端环境”，传统的这类材料在高速度、高负荷以及复杂多变的环境下，常常表现得力不从心。

　　针对这一难题，中国科学院兰州化学物理研究所兰州润滑材料与技术创新中心的研究团队，近年来一直致力于纤维织物自润滑复合材料的创新研究。他们成功开发出多种高性能的纤维织物自润滑复合材料，并且已经在一些工程项目中得到了实际应用。

　　最近，他们又取得了一项重要突破！针对碳纤维和聚四氟乙烯纤维这种“黄金搭档”制成的复合材料，研究人员发现，虽然它们强度高、耐磨性好，但却难以同时兼顾高承载能力和低摩擦。为此，他们巧妙地设计了一种特殊的“核壳结构”增强材料，像给复合材料“打了一剂强心针”，显著提升了它的承载能力和润滑性能。

　　研究人员还注意到，碳纤维和聚四氟乙烯纤维表面不容易和其他材料结合，导致复合材料内部界面结合不牢固，容易出现脱落现象。为了解决这个问题，他们另辟蹊径，首次将一种名为BiOBr的材料应用于摩擦学领域，巧妙地设计了一种“软—硬—软”的多级结构，就像给纤维织物穿上了一层“盔甲”。

　　这层特殊的“盔甲”由三层组成：最内层是柔软的“打底”，为中间层的生长提供基础；中间层是坚硬的纳米片，增加纤维织物的粗糙度，从而更好地与树脂结合；最外层则是具有动态适应性的“软”网络，能够吸收能量，防止裂纹扩展。实验证明，这种“软—硬—软”结构不仅大大增强了纤维织物和树脂基体之间的连接，还显著提升了复合材料的耐磨性和热稳定性。经过改性后的复合材料，磨损率和摩擦系数分别降低了64.5%和36.4%，界面结合强度更是提升了53.3%。

　　这项研究成果不仅为提升碳纤维/聚四氟乙烯纤维织物复合材料在高速摩擦环境下的应用开辟了新道路，也为其他高性能复合材料的开发提供了重要的借鉴思路。（记者 张云文）