Ti₃C₂ MXene填充环氧树脂复合材料摩擦学性能研究

康瑞洋，张振宇，郭梁超，杜岳峰，虞锦洪

大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室中国科学院宁波材料技术与工程研究所

摘 要：该工作通过氢氟酸溶液刻蚀MAX相粉末（Ti₃AlC₂）制备得到了具有"手风琴"形貌、粒径在2～6μm、质量良好的Ti₃C₂MXene。采用溶液共混法,将Ti₃C₂MXene用作填料,制备了环氧树脂复合材料,研究了其摩擦磨损性能,探讨了其性能改善机理。结果表明:Ti₃C₂MXene的引入,增强了复合材料的硬度,改善了其摩擦磨损性能。随着填料含量的增加,摩擦系数和磨损率都呈现出先下降后增加的趋势。填料含量为0.25%的环氧复合材料的磨损率为最低(5.13×10^-5mm³/mN),比纯环氧树脂降低了80%。当含量为0.5%时,Ti₃C₂/环氧复合材料的摩擦系数为最低（0.21）,比纯环氧树脂降低了70%。Ti₃C₂/环氧复合材料由于Ti₃C₂MXene的引入,其硬度得到提高。随着填料含量的增加,硬度逐渐升高。当填料含量为1.0%时,复合材料硬度达最大值,比纯环氧树脂提高了29.4%。

关键词：环氧树脂;Ti3C2;MXene;复合材料;摩擦学性能;