Page 110 - 摩擦学学报2025年第4期

598 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a) (b) (c)

200 nm 50 μm 50 μm
SiO 2 NPs CF powder
(d) 25.3 (e) C

Si CF
Intensity/a.u. 22.7 SiO 2 NPs KCnt O
CF

SiO 2 NPs/CF/TPU SiO 2 NPs
20.6 TPU
SiO 2 NPs/CF/TPU
10 20 30 40 50 60 70 0 1 2 3 4 5
2θ/(°) Energy/keV
(f1) (f2) C (f3) Si (f4) O

50 μm 50 μm 50 μm 50 μm

Fig. 3 SEM micrographs of raw materials and TPU composites: (a) SiO 2 NPs; (b) CF powder; (c) cross-section of TPU composites;
(d) XRD pattern; (e) EDS pattern; (f) element distribution maps
图 3 原材料及改性TPU复合材料的SEM照片：(a) SiO 2 NPs；(b) CF粉末；(c) TPU复合材料的断面；
(d) XRD图谱；(e) EDS衍射图谱；(f)元素分布图谱

结构稳定性和热稳定性，减小材料在摩擦磨损过程中 随着CF含量的增大而增大的趋势；Si3-CF9复合材料的
的机械变形和热变形行为. 接触角增至最大(112.10°). 结果表明，疏水性SiO NPs
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2.1.3 复合材料表面性能 和CF均能提高TPU的接触角，将亲水性TPU改性为疏
在湿滑的环境下聚合物基摩擦复合材料常因表 水性复合材料，且CF和SiO NPs的协同作用能够进一
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面吸附1层润滑水膜导致防滑性能下降. 材料表面的 步增强改性复合材料向疏水性材料转变的趋势.

润湿性能直接影响润滑水膜的形成过程. 利用SEM和 2.2 复合材料摩擦系数分析
接触角测量仪测得改性复合材料表面的微观形貌和 图6(a)所示为纯TPU分别在干摩擦和水润滑摩擦
水接触角，如图5所示. 纯TPU表面光滑，水接触角为 试验下的摩擦系数曲线. 干摩擦条件下，TPU在稳定
67.55°，而SiO NPs改性复合材料的表面较为粗糙. 摩擦阶段的摩擦系数为0.2~0.3. 然而，在水的润滑作
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SiO NPs和CF协同改性复合材料的表面上观测到均 用下TPU的摩擦系数明显下降，稳定在0.15附近. 表明
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匀分散的CF，且随着添加CF含量的增大，复合材料表 水的润滑作用显著降低TPU的摩擦系数，从而降低其
面上观察的CF明显增多，如图5(a)所示. 由图5(b)可 防滑性能. 图6(b)和(c)所示为改性TPU复合材料在水
知，改性复合材料表面的水接触角均大于纯TPU. 其 润滑和不同工况下的摩擦系数曲线. 当载荷为10 N，
中，Si12-CF0复合材料的接触角增大到了89.25°. 添加 转速为60 r/min时，改性TPU复合材料的摩擦系数均
CF后，改性复合材料的接触角进一步增大，且表现为 大于纯TPU，其中Si12-CF0复合材料的摩擦系数最