Роль условий трибонагружения в формировании трибослоя и износостойкости композитов на основе полиэфирсульфона, армированных углеродными волокнами

Сотрудниками лаборатории механики полимерных композиционных материалов (ЛМПКМ) и лаборатории нанобиоинженерии (ЛНБИ) ИФПМ СО РАН исследованы трибологические характеристики композитов на основе полиэфирсульфона (ПЭС), армированных короткими углеродными волокнами (КУВ) с аспектным соотношением в диапазон 14-250 и содержанием 10-30 мас.%, в условиях линейного металло-полимерного и керамо-полимерного трибоконтактов. Показано, что износостойкость может быть значительно повышена за счет формирования трибологического слоя. Наполнение ПЭС 30 мас.% КУВ (l=2 мм) обеспечивала минимальное значение интенсивности изнашивания WR=0,77 × 10-6 мм3/Н*м. Толщина трибологического слоя была оценена как равная 2-7 мкм (рисунок 1). Было предложено несколько условий, которые благоприятствовали формированию трибологического слоя, в том числе из продуктов износа, включая трехстадийный характер изменения временной зависимости коэффициента трения, CoF=f(t). При этом величина CoF резко возрастает до ~0,4–0,5 на первой стадии (приработка) и постепенно снижается до CoF~0,1-0,2 на второй стадии. Если затем уровень CoF не менялся, можно утверждать, что устойчивый трибослой сформировался, закрепился и выполняет свою функциональную роль. Композиты на основе PES, наполненные КУВ длиной 2 мм, характеризовались минимальным уровнем CoF, когда трехстадийный характер его изменения во времени соответствовал одному из условий формирования трибологического слоя. Выполненная работа дает ценную информацию о взаимосвязи параметров трибоиспытаний с формированием трибологического слоя для термопластичных композитов на основе ПЭС, армированных КУВ, и возможности влияния (управления) на трибологические свойства.

Работа выполнена д.т.н. Паниным С.В., к.т.н. Бусловичем Д.Г., к.ф.-м.н. Корниенко Л.А. в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0010.
Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers (IF: 4.7 за 2022; Q1 в категории JCR: Polymer Science).
Tian, D.; He, C.; Buslovich, D.G.; Kornienko, L.A.; Panin, S.V. The Role of Triboloading Conditions in Tribolayer Formation and Wear Resistance of PES-Based Composites Reinforced with Carbon Fibers. Polymers 2024, 16, 2180. https://doi.org/10.3390/polym16152180