【摩擦磨损与润滑】西安交通大学董光能教授团队：电场驱动下卵磷脂颗粒在织构表面的聚集与润滑
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2024-12-26 17:06
重庆
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目的 研究利用电场在钛合金（Ti6Al4V）与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）摩擦界面聚集的卵磷脂颗粒的润滑性能。方法 制备卵磷脂分散纳米溶液，探究不同分散剂对颗粒分散度的影响。对Ti6Al4V盘表面进行织构化处理，利用电场操纵卵磷脂纳米颗粒聚集，通过扫描电子显微镜（SEM）表征颗粒聚集效果，并评价在织构化和卵磷脂润滑颗粒聚集协同处理下Ti6Al4V金属盘表面的摩擦学性能。结果 将十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为分散剂，使用超声制备的纳米乳液的粒径为200~500 nm。使用激光共聚焦显微镜（CLSM）观测到在卵磷脂溶液通电后的织构表面的深度比同参数未通电织构表面的深度减小了9.9 μm，证实通电后织构内部存在卵磷脂微颗粒的聚集。采用SEM观测不同电流密度下的织构盘表面发现，在大电流密度下织构盘表面整体被卵磷脂层覆盖，出现轻微氧化，表面氧化物的主要成分为金红石型TiO2，加剧了UHMWPE的磨损。在小电流密度下，卵磷脂颗粒被填充在织构内部，织构盘表面的润滑性能更佳。聚集了纳米颗粒的Ti6Al4V织构盘的润滑性能良好，其摩擦因数最低可达0.075。结论 利用电场驱动卵磷脂颗粒在摩擦界面聚集，实现了预期的减摩抗磨效果。当电流密度较小时，所聚集的卵磷脂层的润滑效果更佳。
关键词：表面织构；纳米粒子；电泳；摩擦；磨损
1）经超声处理后，粒子的分散性得到改善，溶液中粒子的平均粒径由1 μm降至0.2204 μm。采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）分散的纳米溶液的稳定性最好，其平均粒径可达95.7 nm。2）在电场的驱动下，分散在溶液中的卵磷脂纳米颗粒在Ti6Al4V织构盘上发生了迁移和聚集，通电后形成了9.9 μm的沉积层，卵磷脂颗粒进入织构内部。3）在大电流密度下，织构盘表面整体被卵磷脂层覆盖，出现了轻微氧化现象，生成物为金红石型TiO2，加剧了UHMWPE的磨损。在小电流密度下，实现了颗粒在织构内部的填充。4）当卵磷脂的质量分数为0.3%时，织构表现出较好的低摩擦性能；UHMWPE的磨损率较低。引文格式：袁恒迪，刘奇，朱帅,等. 电场驱动下卵磷脂颗粒在织构表面的聚集与润滑[J]. 表面技术, 2024, 53(21): 63-72.
YUAN Hengdi, LIU Qi,
ZHU Shuai, et al. Aggregation and Lubrication of Nanoparticle Aggregation in
Textured Surfaces by Electric Fields Manipulation[J]. Surface Technology, 2024,
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DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.21.008
