Page 112 - 摩擦学学报2025年第4期

600 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

(a1) (a2) (a3)

500 μm 500 μm 500 μm
TPU Si12-CF0 Si9-CF3
(a4) (a5) (a6)

500 μm 500 μm 500 μm
Si6-CF6 Si3-CF9 Si0-CF12

150
(b) 112.10°
99.20° 99.90° 106.40°
120 89.25°

Contact angle/(°) 90 67.55°

60

30

0
TPU Si12-CF0 Si9-CF3 Si6-CF6 Si3-CF9 Si0-CF12
Test sample
Fig. 5 SEM micrographs and contact angle of the surfaces of TPU and its composites: (a1) pure TPU;
(a2) Si12-CF0; (a3) Si9-CF3; (a4) Si6-CF6; (a5) Si3-CF9; (a6) Si0-CF12; (b) water contact angle
图 5 改性TPU复合材料表面的SEM照片和接触角：(a1)纯TPU；(a2) Si12-CF0；(a3) Si9-CF3；
(a4) Si6-CF6；(a5) Si3-CF9；(a6) Si0-CF12；(b)水接触角

SiO NPs和CF协同改性TPU复合材料在多变工况下仍 糙度为21.3 μm.
2
能保持有效且稳定的防滑性能. 图8(a)所示为磨痕的三维形貌，测得磨痕的轮廓

2.3 磨损表面三维形貌分析 曲线如图8(b)所示. 基于磨痕轮廓曲线采用积分原理
图7所示为改性复合材料磨痕的三维形貌，纯TPU 计算改性复合材料磨痕截面积 S 和磨损体积 . 积分
V
的磨痕宽度和表面粗糙度分别为2 189.7 μm和6.7 μm. 第i个微矩形的高度和宽度分别为 f (x i )和∆x；其中 f (x i )
相比之下，单独添加SiO NPs的Si12-CF0复合材料的 是横坐标为 x时磨痕的深度， ∆x为激光共聚焦形貌测量
2
磨痕极为明显，磨痕宽度高达5 168.8 μm，表面粗糙度 显微镜的平面分辨率2 μm. 可得第i个微矩形面积为 S i .
急剧增大到178.9 μm. 添加CF后，改性复合材料的磨
S i = f (x i )∆x (1)
痕宽度和表面粗糙度明显改善，随SiO NPs含量的降
2
所以，磨痕截面面积 S 为
低和CF含量的升高而逐渐减小. 其中Si3-CF9复合材
W/∆x
料的磨痕宽度下降到了2 177.1 μm，与纯TPU相近，但 S = ∑ S i (2)
表面粗糙度仍高达25.9 μm. 而CF单独改性的Si0-CF12 i=1
复合材料磨痕宽度进一步改善，为2 041.3 μm，表面粗 因此，改性复合材料磨损体积为