聚偏氟乙烯基超聲電機摩擦材料研究.pdf

1、超聲電機（USM）是利用壓電陶瓷的逆壓電效應激發(fā)彈性體振動，再通過定、轉子間的摩擦作用將定子振動轉化為轉子轉動,實現電能到機械能的轉換。摩擦材料作為超聲電機的核心元件之一，被譽為“超聲電機的心臟”，其性能的好壞直接影響者超聲電機的機械性能和使用壽命。
　　聚偏氟乙烯（PVDF）具有耐候，耐磨損、耐沖擊、機械強度高等優(yōu)良特性，存在耐熱性能的缺點。經過改性（如加入無機粒子、碳纖維及摩擦性能調節(jié)材料等），可進進一步改善其耐磨性能。其具有

2、作超聲電機摩擦材料的潛質。但在超聲電機摩擦材料研究領域，目前聚偏氟乙烯基摩擦材料鮮有報道。
　　本課題選用碳纖維、聚苯酯以及納米氧化鋁填充改性聚偏氟乙烯，以期制備高性能超聲電機用摩擦材料。研究了聚偏氟乙烯及其復合材料的制備工藝、配方設計，以及材料力學性能、耐熱穩(wěn)定性能、摩擦學性能、超聲電機輸出性能等，并對其磨損表面及對偶摩擦面的磨損形貌進行分析，探討了材料的摩擦磨損機理。得到的主要結論如下：
　　1.制備碳纖維填充聚偏氟乙烯

3、基超聲電機摩擦材料，研究了碳纖維含量對聚偏氟乙烯基摩擦材料性能的影響，確定碳纖維填充聚偏氟乙烯基摩擦材料的最佳含量。碳纖維不但可以有效改善聚偏氟乙烯復合摩擦材料的力學性能及摩擦磨損性能，而且提高材料的溫度穩(wěn)定性。碳纖維含量為15wt.％時摩擦材料具有較好的力學、摩擦學性能及電機機械特性。
　　2．采用聚苯酯協(xié)同碳纖維改性聚偏氟乙烯復合材料。結果表明，聚苯酯含量的加入提高了聚偏氟乙烯復合材料的硬度和彈性模量，改善了材料的物理化學性能

4、的溫度穩(wěn)定性及材料的導熱性。當聚苯酯含量為5wt.％時聚偏氟乙烯復合材料的磨損最低。同時，超聲電機的空載轉速和堵轉力矩也是較好的。摩擦材料的磨損機制由磨粒磨損逐漸向疲勞磨損轉變。
　　3．制備納米氧化鋁填充聚偏氟乙烯基超聲電機摩擦材料，研究了納米氧化鋁含量對聚偏氟乙烯基摩擦材料性能的影響。結果表明：納米氧化鋁的加入可以誘導聚偏氟乙烯由α晶型向β晶型轉變，改善聚偏氟乙烯材料的力學性能，改善了復合材料的摩擦系數以及耐磨性。無論是提高超