聚四氟乙烯（PTFE）有优良的自润滑性能,并且具有良好的化学稳定性和耐高温性,是许多关键技术中不可或缺的材料。但纯PTFE存在的磨损率高、承载能力差等缺陷限制了其应用范围。纳米Al₂O₃具有较高的硬度,而且具有纳米粒子的小尺寸,高活性和比表面积高等特性,广泛的应用于填充聚合物材料,增加材料的强度和刚度,并提高材料的耐磨性。但是由于纳米粒子表面能高、极易团聚,会在基体中形成大量缺陷,降低了复合材料的性能,限制了其应用。针对以上问题,本论文研究了纳米粒子的种类、形状和尺寸对聚合物复合材料摩擦学性能的影响。通过对纳米Al₂O₃表面改性,可以有效地提高纳米粒子在PTFE基体中分散性和相容性,进而提高PTFE/Al₂O₃复合材料的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜（SEM）,能谱仪（EDS）对复合材料的转移膜、磨屑、磨损表面进行了观察和元素分析,探讨了复合材料的主要磨损机理,并观察了复合材料脆断面形貌,分析了填料与基体的界面相容性和结合强度。首先,选取了两种晶型,五种粒径的纳米Al₂O₃填充物,采用硅烷偶联剂KH570对纳米Al₂O₃进行表面预处理,得到偶联剂改性后的纳米氧化铝Al₂O₃-g-KH570,并用Al₂O₃-g-KH570制备了十种PTFE/Al₂O₃-g-KH570复合材料,对比研究了使用不同晶型和粒径的Al₂O₃对复合材料硬度和摩擦学性能的影响,结果表明:同种填充量情况下α晶型纳米Al₂O₃制备的复合材料的摩擦系数要大于γ晶型纳米Al₂O₃填充PTFE复合材料;而磨损量却小于γ晶型纳米Al₂O₃填充PTFE复合材料,纳米粒子的加入都使得复合材料的硬度提高。其次,选取了α晶型70nm粒径的纳米Al₂O₃作为研究对象,设计了三种表面改性的纳米Al₂O₃:偶联剂改性纳米氧化铝Al₂O₃-g-KH570、BA与KH570共聚接枝改性纳米氧化铝Al₂O₃-g-PBA、HFBA与KH570共聚接枝改性纳米氧化铝Al₂O₃-g-PHFBA,并用改性后的纳米Al₂O₃作为填充物制备了PTFE/Al₂O₃-g-KH570、PTFE/Al₂O₃-g-PBA、PTFE/Al₂O₃-g-PHFBA,以及用未改性的Al₂O₃作为填充物制备了PTFE/Al₂O₃。分别研究了四种PTFE复合材料的摩擦学性能,结果表明:共聚接枝改性的纳米粒子制备的复合材料在摩擦性能上要优于用偶联剂改性的纳米粒子制备的复合材料。第三,制备PTFE/CaSO₄和PTFE/CaSO₄/Al₂O₃复合材料,并测试了其摩擦学性能,结果表明:填料的加入阻止了PTFE的大面积带状剥落,提高了材料的耐磨性,而协同填充PTFE的抗磨损性能要大于单一填料填充的复合材料。