Сверхсмазочный материал PEEK с коэффициентом трения 0,029

Чтобы решить проблему износа высокопроизводительных инженерных пластиков в экстремальных условиях, китайские исследователи добились значительного прорыва!
Недавно, благодаря инновационному проектированию гибридного материала из дисульфида молибдена и углеродных нанотрубок, они успешно разработали композиты из полиэфирэфиркетона (PEEK) с ультра-смазочными свойствами.

01 Преимущества и ограничения PEEK

Полиэфирэфиркетон (PEEK) — это высокопроизводительный инженерный пластик с выдающейся термостойкостью, механической прочностью и химической стойкостью. Он широко используется в аэрокосмической отрасли, морской инженерии и биомедицине.
Однако в экстремальных условиях — высокие температуры, коррозия, динамические нагрузки — чистый PEEK сталкивается с ускоренным износом, усталостью поверхности и недостаточной смазкой при больших нагрузках, что ограничивает его промышленное применение.

02 Научный прорыв: морфологически контролируемые гибридные материалы

Исследователи представили стратегию морфологически контролируемого дизайна гибридов дисульфида молибдена и углеродных нанотрубок.
Два гибридных материала были синтезированы с помощью одностадийного гидротермального метода:

• MoS₂ Нанофлор/MWCNTs (MW-7)

• MoS₂ Нанотрубки/MWCNTs (MT-5)

Среди них MoS₂ Нанотрубки/MWCNTs (MT-5) выделились уникальной 3D-сетчатой структурой — многостенные углеродные нанотрубки, обволакивающие полые нанотрубки MoS₂, значительно улучшили теплопроводность, прочность на сжатие, твердость и несущую способность.

03 Улучшения характеристик: цифры говорят сами за себя

Основные результаты испытаний композитов PEEK MT-5:

• Механическая прочность: 184,79 МПа (+23,77% по сравнению с чистым PEEK)

• Твердость: 90,08 HD (+5,36%)

• Термостойкость: остаток углерода при 800°C достиг 61,34%, температура разложения +7,6°C, теплопроводность +73,08%

• Трибологические свойства: коэффициент трения уменьшен на 23,73%, скорость износа снижена на 88,95%

• Ультранизкий коэффициент трения: 0,029 в безводном этаноле, почти суперсмазка достигнута

04 Механизмы высокой производительности

• 3D-армирование: сети углеродных нанотрубок распределяют внешние нагрузки, повышая твердость.

• Формирование переходной пленки: гладкая пленка уменьшает прямой контакт трения.

• Тепловое управление: улучшенная теплопроводность предотвращает разрушение от перегрева.

• Смазка этанолом: водородные связи между этанолом и поверхностью снижают сдвиговое напряжение и трение.

05 Промышленные приложения и перспективы

Эта инновация имеет широкий потенциал в:

• Аэрокосмосе: подшипники и шестерни с повышенной надежностью.

• Морской инженерии: уплотнения и подшипники, устойчивые к коррозии и износу.

• Тяжелом оборудовании: компоненты для высоких температур и нагрузок.

• Биомедицинских устройствах: искусственные суставы с меньшим количеством частиц износа и более длительным сроком службы.

Смазка на основе этанола предлагает устойчивое, экологически чистое решение для суперсмазки, открывая путь к промышленным приложениям в суровых условиях.