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近年来,资源短缺和能源危机在国际上引起了广泛关注。在国防及民用机械工程领域中,摩擦和磨损是导致能量和材料损失的主要原因之一。因此,开发高减摩耐磨润滑材料来减少摩擦,降低磨损,对于节约资源和能源具有重要意义。环氧树脂(EP)作为一种典型的工程聚合物材料,具有优异的机械强度、耐腐蚀、强粘附力、低收缩率以及低摩擦等特性,已广泛应用于防护涂层等来解决机械装备中传动系统的摩擦与磨损问题。然而,由于EP本身在固化过程中形成了三维交联网络,常常展现出较强的脆性和差的耐磨损性能。因此,必须对EP进行改性,实现其高减摩耐磨性,来满足机械工业领域对润滑材料的迫切需求。通常,在EP基体中加入不同的功能填料,可赋予其更高的力学性能和摩擦学性能。六方氮化硼(h-BN)具有高机械强度、优异的导热性、耐化学性能以及自润滑性能等优势,作为润滑添加剂被应用于摩擦学领域。然而,h-BN表面光滑惰性,且容易团聚,与树脂之间界面作用差,这严重影响了其增强作用的发挥。针对此,本研究首先通过h-BN表面活化改性,之后修饰不同维度且具有良好摩擦学增强效应的纳米材料(零维Ag纳米粒子、一维ZnO纳米线以及二维g-C3N4纳米片),构筑h-BN杂化材料来解决上述问题,进而作为填料来改善EP复合涂层的摩擦学性能,并重点研究了其微观结构、物相组成以及对EP复合涂层摩擦学增强机制。具体如下:(1)研究了零维Ag纳米粒子(Ag NPs)负载于h-BN纳米片(BNNSs)形成的BNNSs/Ag杂化材料对EP复合涂层摩擦学性能的增强机制。首先,通过碱溶液水热剥离制备了BNNSs。之后,通过水热法构筑了BNNSs/Ag杂化材料,并通过FESEM、TEM、XRD等手段研究了杂化材料的微观形貌与物相结构。结果表明:具有优异润滑性和机械性能的BNNSs可以作为Ag NPs的负载平台,而均匀分布的Ag NPs致使BNNSs微观结构粗糙并减少其聚集,这有利于增强BNNSs与EP间的界面物理化学相互作用,进而促进摩擦过程中表面应力转移。摩擦磨损测试结果显示:当添加了BNNSs/Ag时,EP复合涂层润滑性和承载能力有很大提高。特别是,当BNNSs/Ag的含量为0.7 wt.%时,复合涂层的摩擦系数和磨损率分别降低了80.5%和86.4%。同时,该复合涂层在纯水和油润滑下也表现出优异的减摩耐磨性。(2)研究了一维ZnO纳米线与h-BN形成的杂化材料增强EP复合涂层的摩擦学性能,并研究了相关增强机制。首先通过碱溶液羟基化处理,制备了羟基化h-BN;其次,通过水热法在羟基化h-BN表面原位生长ZnO纳米线,制备了h-BN/ZnO杂化材料。该杂化材料显著提高了EP复合涂层的减摩耐磨性能。当h-BN/ZnO含量为0.5 wt.%时,相应复合涂层的摩擦系数和磨损率分别降低了81.5%和95.4%。这一方面归因于ZnO纳米线均匀地生长在h-BN表面,使得EP分子链可以缠绕在ZnO纳米线周围,同时改性的h-BN表面羟基也可以增强两者间界面化学作用。良好的界面相互作用有助有更好地发挥该杂化材料的协同增强作用。另一方面,均匀转移膜的形成可以避免复合涂层与对偶面间的直接接触,提升复合材料的耐磨性能。值得注意的是,h-BN/ZnO增强EP复合涂层在高载荷和高转速下,仍表现出优异的摩擦学性能。这表明h-BN/ZnO是一种优异的润滑添加剂。(3)研究了二维g-C3N4纳米片与h-BN纳米片(BNNSs)形成的杂化材料的微观结构、化学组成以及对EP复合涂层减摩耐磨性的增强机制。首先,采用碱溶液水热剥离法制备了BNNSs;其次,通过简单的一步煅烧法制备了BNNSs/g-C3N4杂化材料,并使用FESEM、FT-IR、XRD等手段表征了该杂化材料的微观形貌与物相结构。结果表明:BNNSs均匀地分布在g-C3N4的表面上,形成类似于堆叠的层状材料的形态,且展现出比BNNSs更好地分散性。同时,该杂化材料表面具有许多活性官能团,这有助于增强该杂化材料与EP之间的相互作用。进一步,摩擦磨损测试结果表明:相比于未改性EP涂层,BNNSs/g-C3N4/EP涂层的摩擦系数和磨损率分别下降了74.5%和80.9%。这一方面归因于BNNSs具有良好的机械性能,可以赋予涂层良好的抗承载性,同时g-C3N4的存在增强了涂层的润滑性能并且促使粗糙的对偶表面形成转移膜。最后,通过系统分析复合涂层及对偶表面形貌及成分,讨论了BNNSs/g-C3N4杂化材料的摩擦学增强机制。