PEEK填充PTFE摩擦学性能的分子动力学模拟分析

作     者：王妍 汤赫男 赵晶 王世杰 张潜 WANG Yan;TANG Henan;ZHAO Jing;WANG Shijie;ZHANG Qian

作者机构：沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870 

出 版 物：《润滑与密封》 (Lubrication Engineering)

年 卷 期：2024年第49卷第8期

页      面：44-49页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：辽宁省教育厅基本科研项目(面上项目)(LJKMZ20220458) 

主　　题：聚四氟乙烯 聚醚醚酮 分子动力学 复合材料 摩擦学性能 

摘      要：采用分子动力学的模拟研究方法,建立不同质量比的聚醚醚酮(PEEK)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的无定型模型(PEEK质量分数分别为5%、10%、15%、20%),对模型进行几何优化和动力学优化,并构建PEEK/PTFE复合材料与Fe摩擦副对摩模型。模拟分析结果显示:质量分数10%PEEK填充的PEEK/PTFE复合材料的耐磨特性最佳,其磨损率与PTFE材料相比降低了26.44%,且减摩特性保持良好。通过分析摩擦界面处的结合能可以得出,在纯PTFE基材中加入PEEK可有效降低摩擦界面处的结合能,降低PTFE与对偶面的相互作用,从而降低磨损。通过分析摩擦界面处的原子含量、径向分布函数以及自由体积分数可以得出,质量分数为10%的PEEK/PTFE复合材料的PEEK和PTFE分子链分布更加均匀;然而PEEK质量分数过高时,晶胞内易出现不均匀变形和应力集中现象,使得PTFE分子在摩擦过程中更易出现脱落现象,耐磨性降低。研究结果从原子尺度揭示了PEEK对PTFE材料摩擦学性能的作用机制,从微观视域揭示了PEEK填充PTFE的增强机制,为研发新型PTFE基复合材料提供理论参考。