В области полимерной инженерии, нМатериалы на основе нейлона широко используются в движущихся деталях трения благодаря своей превосходной механической прочности, ударной вязкости и химической стойкости. Однако с ростом скорости работы машин и усложнением условий эксплуатации износ при сухой или граничной смазке стал серьёзной проблемой. Для решения этой проблемы инженеры разработали самосмазывающиеся системы, которые улучшают трибологические свойства нейлона, позволяя ему стабильно работать даже при минимальной смазке или без неё.
Ключом к разработке самосмазывающегося нейлона является контроль межфазной энергии во время трения. Обычные нейлоновые поверхности склонны к адгезионному износу из-за сильной молекулярной полярности, что приводит к образованию адсорбционных слоёв на контактной поверхности и повышению коэффициента трения. Для предотвращения этого износа используются твёрдые смазочные материалы. такие как политетрафторэтилен (ПТФЭ), В состав наполнителей входят дисульфид молибдена (MoS₂), графит и арамидные волокна. Эти наполнители образуют на поверхности микросмазочные пленки, снижающие напряжение сдвига и, таким образом, минимизирующие износ.
Совместимость поверхностей и дисперсность наполнителя играют решающую роль в проектировании композитных материалов. Например, в нейлоне, модифицированном ПТФЭ, при равномерном распределении частиц и обработке поверхности связующим агентом коэффициент трения может снизиться на 30–50%. Более того, добавление нанокремнезема (SiO₂) или углеродных нанотрубок (УНТ) повышает твёрдость поверхности и теплопроводность, рассеивая тепло трения и предотвращая термическую усталость или адгезию при плавлении.
Важно отметить, что эффективность самосмазывающегося нейлона не является простым аддитивным эффектом. Различные смазочные материалы могут проявлять синергетическое или конкурентное взаимодействие. При совместном использовании ПТФЭ и графита они образуют многослойные смазочные пленки: одна служит опорой, другая обеспечивает низкое скольжение, обеспечивая стабильный трибологический баланс. Однако неправильное соотношение или плохая адгезия могут привести к отслоению частиц и ускоренному износу.
Качество обработки также влияет на результаты. В процессе экструзии или литья под давлением Неправильный контроль температуры может привести к ухудшению качества смазки или ее плохому диспергированию. Поэтому оптимизация вязкости расплава и скорости сдвига имеет решающее значение. Для усиления межфазных связей также используются методы модификации поверхности, такие как плазменная обработка и нанесение покрытий на волокна.
Дальнейшие исследования направлены на создание интеллектуальных и устойчивых самосмазывающихся систем, таких как внедрение микрокапсул, выделяющих смазку при образовании трещин, обеспечивающих самовосстановление, или сочетание бионейлона с экологичными смазками. В целом, конструкция самосмазывающийся нейлон прошел путь от простой модификации материалов до комплексного подхода, включающего физическую, химическую и термическую интерфейсную инженерию.
