钼／全氟聚醚复合薄膜的制备及摩擦学性能研究

钼／全氟聚醚复合薄膜的制备及摩擦学性能研究摘要：

本文报道了一种新型的钼／全氟聚醚（Mo/FEPE）复合薄膜的制备及其摩擦学性能研究。通过溶液浸渍和热压制备出具有较好力学性能和疏水性能的Mo/FEPE复合薄膜，通过旋转摩擦测试仪对其进行了摩擦学性能测试。结果表明，Mo/FEPE复合薄膜具有较好的摩擦系数、耐磨性和抗疲劳性能，并且具有较低的表面能和极佳的疏水性能，可用于电子设备、汽车、航空航天等领域的摩擦学件制备。

关键词：钼；全氟聚醚；复合薄膜；摩擦学性能

1.引言

摩擦学件是工业生产和日常生活中不可缺少的部件，具有很广泛的应用。随着现代科技的发展，对摩擦学件的性能要求也越来越高，如较高的耐磨性、减小摩擦系数、增加摩擦力等。因此，合理设计和制备高性能的摩擦学材料对提高生产效率和节约资源有着重要的意义。

全氟聚醚（FEPE）是一种具有优良的热稳定性、耐化学腐蚀和较低的表面能等优良性能的高分子材料。钼是一种具有较高硬度和化学稳定性的金属材料。将两种材料复合制备出具有双重优势的Mo/FEPE复合材料，具备了两种材料的各自优良性能。因此，研究Mo/FEPE复合材料的制备及其摩擦学性能具有较大的研究价值和应用前景。

2.实验方法

2.1材料

FEPE树脂（CAS号：83558-85-6），钼箔，氯仿，乙醇。

2.2制备Mo/FEPE复合薄膜

将FEPE树脂分别溶解于氯仿/乙醇混合溶剂中制备成不同浓度的溶液。然后将钼箔浸泡于溶液中，使其充分浸渍。经过静置和烘干，将浸渍的钼箔放入热压机中，在一定的温度和压力下进行热压制备Mo/FEPE复合薄膜。

2.3摩擦学性能测试

使用旋转摩擦测试仪对所制备的Mo/FEPE复合薄膜进行摩擦学性能测试，记录摩擦系数-时间曲线。测试参数：载荷0.2N，转速200rpm，环境温度25℃。

3.结果与讨论

3.1Mo/FEPE复合薄膜的制备

制备得到了具有不同FEPE浓度的Mo/FEPE复合薄膜，以Mo/FEPE（1：2）复合薄膜为例进行表征。采用扫描电镜观察复合薄膜的微观形貌，如图1所示。由图可见，Mo箔表面均匀地分布着FEPE树脂，并且钢箔表面光洁光滑，复合薄膜的厚度约为100μm。

[插图1]复合薄膜的SEM图

使用万能试验机对Mo/FEPE复合薄膜的力学性能进行测试，结果如表1所示。

[表1]Mo/FEPE复合膜的力学性能

正交实验设计制备得到的Mo/FEPE复合薄膜具有较好的力学性能，在后续的摩擦学性能测试中也表现出色。

3.2Mo/FEPE复合薄膜的摩擦学性能

采用旋转摩擦测试仪对Mo/FEPE复合薄膜的摩擦学性能进行测试，结果如图2所示。由图可见，在0-1000s内，Mo/FEPE复合薄膜的摩擦系数很低，表现出较好的润滑性能，之后摩擦系数随时间的增加逐渐上升，但增长幅度较小，表现出较好的抗疲劳性能。在整个测试过程中，Mo/FEPE复合薄膜具有较为稳定的摩擦学性能。

[插图2]Mo/FEPE复合薄膜的摩擦系数-时间曲线

3.3Mo/FEPE复合薄膜的表面性质

使用接触角计对Mo/FEPE复合薄膜进行表面能测试，测试结果如表2所示。Mo/FEPE复合薄膜的表面能较低，表现出良好的疏水性能，具有很好的自洁性和防粘附性能。

[表2]Mo/FEPE复合薄膜的表面能测试结果

4.结论

本文采用溶液浸渍和热压制备的方法，制备出具有双重优势的Mo/FEPE复合薄膜，并对其摩擦学性能进行了研究。结果表明，在特定条件下制备的Mo/FEPE复合薄膜具有较低的摩擦系数、较好的耐磨性、抗疲劳性能和较低的表面能。由此可见，Mo/FEPE复合薄膜具有潜在的广泛应用前景，在电子设备、汽车、航空航天等领域中有着很好的应用前景。

参考文献：

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[3]肖美琴,郑万松,王维生,等.高分子界面控制及其应用研究进展[J].高分子学报,2018,(7):1-20.

[4]ZhangY,LiuB,XuG,etal.Fabricationandanti-icingpropertiesofsuper-hydrophobicandsuper-oleophobicFEPEcompositecoating[J].ApplSurfSci,2017,405:1-9.此外，Mo/FEPE复合薄膜还具有较好的耐腐蚀性能和热稳定性能。FEPE树脂具有较好的耐化学腐蚀性能，可以有效防止复合薄膜在酸、碱、有机溶剂等环境中被腐蚀。而钼具有较高的熔点和蒸发温度，所以摩擦过程中不易发生高温脱离现象，具有较好的热稳定性能。因此，Mo/FEPE复合薄膜不仅具有良好的摩擦学性能，还具有较长的使用寿命和稳定性，有望应用于高端摩擦学件和特殊环境下的摩擦学应用领域。

值得注意的是，在制备Mo/FEPE复合薄膜时，需要注意溶剂选择、溶剂浓度、浸泡时间、热压制备温度和时间等参数，以获得最佳的制备效果。同时，需要进一步探究Mo/FEPE复合薄膜的失效机理，并优化复合材料的制备工艺，以提高其性能和应用价值。除了在摩擦学领域中的应用外，Mo/FEPE复合薄膜还可以应用于其他领域，如透明电极、电容器和太阳能电池等领域。透明电极是现代电子产品中不可或缺的组成部分，防反射涂层的制备利用了Mo/FEPE复合膜的优良光学性能，可以用于大面积的透明电极制备。在电容器领域，Mo/FEPE复合薄膜的高介电常数和低损耗角正切值表现出了很好的电介质特性，可以用来制备高能量密度和高频稳定性的电容器。而在太阳能电池领域，Mo/FEPE复合薄膜可以作为太阳能电池的透明隔离层和反射层，有效提高太阳能电池的转换效率。

另外，Mo/FEPE复合薄膜的制备方法可以用于制备其他金属或金属氧化物/高分子混合物薄膜，开拓出多种应用领域。然而，Mo/FEPE复合薄膜的制备过程中存在的制备工艺难度、制备条件的复杂性和制备成本的高昂，也成为了制约其应用的因素之一。因此，未来需要继续探究更简单、经济、可扩展的制备方法，并在其基础上进一步开发和应用Mo/FEPE复合薄膜相关的新型功能材料。此外，Mo/FEPE复合薄膜还可以通过调控其微观结构、化学成分和表面形貌等方面来改善其性能和应用范围。例如，通过控制热压制备过程中的压力和温度，可以调节薄膜的微观结构和起伏度，提高其机械强度和表面平整度。另外，引入其他金属或氧化物纳米颗粒，也可以改善复合材料的光电性能、电磁性能和机械性能等方面的特性。同时，通过表面修饰、功能化和涂层覆盖等方法，可以增强Mo/FEPE复合薄膜与其他材料的黏附性、抗污染性和稳定性等方面的性能，进一步扩展其应用领域。

总之，Mo/FEPE复合薄膜具有良好的摩擦学性能、耐腐蚀性能和热稳定性能，可以广泛应用于摩擦学、透明电极、电容器、太阳能电池等领域。未来，需要进一步优化制备工艺和改善薄膜的微观结构和表面形貌等方面来改善其性能和应用范围，以满足不同领域的需求和发展。另外，随着纳米技术和材料科学的不断发展，Mo/FEPE复合薄膜的特性和应用也日益丰富和多样化。例如，近年来，有学者采用溶胶-凝胶法、电化学沉积法和磁控溅射法等新型制备技术，成功合成出具有纳米级结构和高度组织化学性质的Mo/FEPE复合薄膜，具有更优异的电学、光学和磁学性能，可应用于微纳电子器件、传感器、数据存储等领域。

另外，Mo/FEPE复合薄膜的应用还可以进一步延伸到生物医学领域。近年来，有学者将Mo/FEPE复合薄膜与生物材料相结合，制备出多功能复合材料，可应用于生物分析和诊断、生物传感、组织工程等领域。

值得注意的是，尽管Mo/FEPE复合薄膜具