为解决高性能工程塑料在极端环境下的磨损难题，我国科研团队取得重大突破！

近日，我国科研人员在材料科学领域取得一项重要进展——通过创新性地设计二硫化钼/碳纳米管杂化材料，成功研制出具有超润滑特性的聚醚醚酮（PEEK）复合材料。

这种新材料在无水乙醇环境中表现出惊人的0.029超低摩擦系数和9.06×10⁻⁶ mm³/（N·m）的极低磨损率，为解决高端装备在极端条件下的润滑难题提供了全新方案。

01 PEEK材料的优势与局限

聚醚醚酮（PEEK）作为特种工程塑料，凭借其出色的热稳定性、机械强度和耐化学腐蚀性，已成为航空航天、海洋工程和生物医疗等高端领域的不可或缺的材料。

然而，在高温、腐蚀和动态交变应力等多场耦合的极端环境下，纯PEEK材料仍然面临磨损加速、表面疲劳以及重载条件下润滑保持性不足等技术瓶颈。

这些局限性严重制约了PEEK在高应力工况下的应用效果和使用寿命。

为了解决这一难题，研究团队创新性地提出了形态调控的二硫化钼/碳纳米管杂化材料设计策略。

团队通过一步水热法成功合成了两种不同形态的杂化材料：

研究发现，MoS₂纳米管/MWCNTs杂化材料（MT-5）表现尤为出色。其独特的网络结构——多壁碳纳米管包裹着空心二硫化钼纳米管，形成了稳定的三维增强框架。

这种结构不仅优化了热传导路径，还显著提升了复合材料的抗压强度、硬度和承载能力。微信图片_2025-09-10_083727_032.jpg

实验数据充分证明了这种新型复合材料的卓越性能：

机械性能方面：MMT-5复合材料的压缩强度达到184.79 MPa，比纯PEEK提高了23.77%；肖氏硬度达到90.08 HD，提升5.36%

热性能方面：800℃时残碳率达到61.34%，热分解温度提升7.6℃，热导率提高73.08%

摩擦学性能方面：在干燥条件下，摩擦系数降低23.73%，磨损率降低88.95%

最令人振奋的是，在无水乙醇环境中，MMT-5复合材料实现了0.029的超低摩擦系数，进入了近超润滑状态。

这种卓越性能的背后，是多种机制的协同作用：

三维增强网络：碳纳米管形成的三维网络结构有效分散和承担外部载荷，提高了复合材料的硬度

转移膜形成：在摩擦过程中，材料表面形成连续光滑的转移膜，减少了摩擦副之间的直接接触和刮擦

热管理优化：碳纳米管网络显著提高了复合材料的热导率和散热能力，有效避免了摩擦热导致的材料失效

乙醇润滑机制：在乙醇环境中，乙醇分子的羟基与材料表面形成氢键，减少界面粘附力和剪切应力，进一步降低摩擦阻力

这项研究成果具有广阔的应用前景：

航空航天领域：可用于制造高性能轴承、齿轮等关键运动部件，提高可靠性和使用寿命

海洋工程领域：适用于海水环境下的密封件、轴承等部件，解决腐蚀和磨损难题

重型装备领域：满足高负载、高温等极端工况下的润滑需求，提高设备运行效率

生物医疗领域：可用于人工关节等医疗器械，减少磨损颗粒的产生，延长植入物寿命

研究团队通过精准控制二硫化钼与碳纳米管的比例和分散状态，实现了摩擦学性能与机械性能的最佳平衡，为高性能聚合物复合材料的设计提供了新思路和新方法。

这项技术的突破不仅限于实验室

更在于其工业化应用的潜力——乙醇作为一种低粘度、环境友好的单组分醇，具有氢键能力，为可持续超润滑提供了新途径。

相比对水含量敏感、依赖高质子浓度的传统体系，乙醇润滑路径为工业应用提供了更为可行的解决方案。

未来，这种新材料技术有望在航空航天轴承、海洋密封件、重型装备等高温、重载、腐蚀性环境下的关键部件上得到广泛应用。