聚偏氟乙烯基超聲電機(jī)摩擦材料研究.pdf

1、超聲電機(jī)（USM）是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)激發(fā)彈性體振動，再通過定、轉(zhuǎn)子間的摩擦作用將定子振動轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。摩擦材料作為超聲電機(jī)的核心元件之一，被譽(yù)為“超聲電機(jī)的心臟”，其性能的好壞直接影響者超聲電機(jī)的機(jī)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(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)良特性，存在耐熱性能的缺點(diǎn)。經(jīng)過改性（如加入無機(jī)粒子、碳纖維及摩擦性能調(diào)節(jié)材料等），可進(jìn)進(jìn)一步改善其耐磨性能。其具有

2、作超聲電機(jī)摩擦材料的潛質(zhì)。但在超聲電機(jī)摩擦材料研究領(lǐng)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(jī)用摩擦材料。研究了聚偏氟乙烯及其復(fù)合材料的制備工藝、配方設(shè)計，以及材料力學(xué)性能、耐熱穩(wěn)定性能、摩擦學(xué)性能、超聲電機(jī)輸出性能等，并對其磨損表面及對偶摩擦面的磨損形貌進(jìn)行分析，探討了材料的摩擦磨損機(jī)理。得到的主要結(jié)論如下：
　　1.制備碳纖維填充聚偏氟乙烯

3、基超聲電機(jī)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(fù)合摩擦材料的力學(xué)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(xué)、摩擦學(xué)性能及電機(jī)機(jī)械特性。
　　2．采用聚苯酯協(xié)同碳纖維改性聚偏氟乙烯復(fù)合材料。結(jié)果表明，聚苯酯含量的加入提高了聚偏氟乙烯復(fù)合材料的硬度和彈性模量，改善了材料的物理化學(xué)性能

4、的溫度穩(wěn)定性及材料的導(dǎo)熱性。當(dāng)聚苯酯含量為5wt.％時聚偏氟乙烯復(fù)合材料的磨損最低。同時，超聲電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)力矩也是較好的。摩擦材料的磨損機(jī)制由磨粒磨損逐漸向疲勞磨損轉(zhuǎn)變。
　　3．制備納米氧化鋁填充聚偏氟乙烯基超聲電機(jī)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(jié)果表明：納米氧化鋁的加入可以誘導(dǎo)聚偏氟乙烯由α晶型向β晶型轉(zhuǎn)變，改善聚偏氟乙烯材料的力學(xué)性能，改善了復(fù)合材料的摩擦系數(shù)以及耐磨性。無論是提高超