【超润滑表面工程】清华大学马明副教授等:基于高定向热解石墨(HOPG)的电刷针表面修饰技术

科技   2024-12-20 10:51   重庆  



背景与意义


在现代工业中,摩擦磨损问题是一个不可忽视的研究领域,摩擦消耗约占一次能源的三分之一。随着我国可持续发展目标的推进,减少摩擦磨损已成为工程领域的关键研究方向之一。通过开发超润滑表面工程技术,不仅能提升机械效率,还能降低设备能耗与维护成本。这一领域的创新,可为我国实现“碳达峰”和“碳中和”目标提供有力支持。因此,深入研究摩擦磨损机制及其减缓策略,将为推动可持续技术的进步奠定基础。

清华大学马明副教授团队面向实际工程应用,通过自主搭建的电机性能测试系统,在模拟实际工况的条件下对电机进行性能测试。使用高定向热解石墨(HOPG)对电刷针表面进行修饰,抑制电刷和换向器间的电弧侵蚀,改善界面接触状态,降低磨损程度,为提高有刷微电机的可靠性提供新的解决方案。

关键词:摩擦磨损;有刷微电机;电弧侵蚀;表面修饰;电刷针;高定向热解石墨


图文导读



结论

本文利用自主搭建的电机性能测试系统,在模拟实际工况的条件下,利用HOPG修饰金属电刷针表面,对改良前后的电机进行性能测试,对比分析金属电刷针、HOPG电刷针与换向器间不同的磨损机制。主要结论如下:

1)将HOPG键合到电刷针表面进行修饰,相比于金属电刷针,失效机制由严重的电弧侵蚀转变为机械磨损,降低了电刷针的磨损程度。

2)HOPG电刷针与换向器在磨损早期会发生材料转移,在换向器表面形成一层“石墨膜”,可以极大地抑制电弧侵蚀,改善界面电接触状态,具有提高电机性能和工作寿命的潜力。

文章信息


该文章发表在《表面技术》第53卷第21期。

引文格式:唐铭艺, 王一然, 张艺泽, 等. 基于高定向热解石墨(HOPG)的电刷针表面修饰技术[J]. 表面技术, 2024, 53(21): 6-13.

TANG Mingyi, WANG Yiran, ZHANG Yize, et al. Surface Modification Technology of Motor Brush Based on Highly Oriented Pyrolytic Graphite (HOPG)[J]. Surface Technology, 2024, 53(21): 6-13.

DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2024.21.002

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审 核|汪  潇

编 辑|邓李旸


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