69精品久久久久9999 高分子材料滚动摩擦磨损学研究里程碑式的简史

应该来说，人们在高分子材料 摩擦 学的科学研究活动几乎与 摩擦 学在工程应用中的机械和材料领域一样早得到重视。比较有份量的研究工作 始于对橡胶和弹 性体类的探索，这是因为橡胶和弹性体在现代汽车工业中所起的重 要作用。这些 材料主要被用于制作轮胎和刹车片，此类机械部件在苛刻的 滑动 和载荷 条件下工 作，而且其工作环境经常会受不利的道路条件、污染物和水等共存影响。 Roth Driscoll 和 Holt 最早在1942年报道了对橡胶的 摩擦 方面的研究；1952年， Schal - lamach 分别用针和球对橡胶进行划痕和 滑动摩擦 学方面的经典研究，至今此工作 仍然是橡胶和弹性体 摩擦 学研究方面的标志性工作 。

人们对非弹性体类高分子材料 摩擦 学的研究可以追溯到1949年， Shooter 和 Thomas 对4种高分子材料 ( PTFE 、 PE 、 PS 和 PMMA ) 之间以及它们与钢之间的摩 擦 系数 的研究，他们还发现接触面积与载荷成正比，因而证实了 Bow den 和 Tabor 有关金属的 摩擦 学说；此工作确定了 PTFE 和 PE 的 摩擦系数 比较低，此研究成果 为这两种线性高分子在 摩擦 学中的应用打下基础；到 20世纪50年代末，许多其他 类型的高分子材料也由于其作为 摩擦 用材料的价值而得到认可， 并且人们已经开 始逐渐了解一些高分子材料的基本 摩擦磨损 机理 。

关于高分子材料 摩擦 学的研究在20世纪60年代和70年代得到系 统开展，许 多目前关于高分子 摩擦 学的理解都可以追溯到英国剑桥大学卡文迪许实验室 Tabor 课题组的工作。这些早期工作使高分子材料在生物 摩擦 学和空间摩 擦学领域得以应用，其中比较引人注意的是 UHMW-PE 在人工关节中的应用，而 且 UHMW - PE 目前仍然是髋关节和膝关节人工假体 摩擦 接触部位的主流材料。 随着高分子材料在 摩擦 学工程领域的广泛应用，人们随后开始进行相关材料的改 性工作，加入高性能填料如增强纤维、纳米粒子等可得到*高分子材料，相关的 高分子材料膜、单层纤维织物等材料均已经在装备中起关键作用。

材料的 摩擦 学行为规律有强的系统依赖性与复杂的时空特性，其表现行为 不但受系统所处的速度、载荷、温度、气氛等条件和组成 摩擦 副材料的结构和性质 的制约，而且受 摩擦磨损 过程及所处的时间阶段与空间位置 的影响。同样材料所 组成的 摩擦 副在不同的 摩擦磨损 条件下有不同的表现行为；即使同样材料所组成 的 摩擦 副，在相同的 磨损 条件下，处于不同的 摩擦 阶段，其 摩擦 学表现行为也 会 相异，千变万化的 摩擦 学系统就呈现出错综复杂的 摩擦 学规律。因此，寻求共性 的理论规律十分困难。

而对于具有黏弹性特征的高分子材料来说，情况更加 复杂。尽管如此，人们通 过几十年的努力，通过大量的试验已经获得了一些可靠的数 据；特别是，通过严格 控制试验条件，获得了在相同工况条件下的数据，这些数据尽管对应特定的条件， 但我们可以通过这些数据从一个侧面对材料的初步 摩擦 学行 为进行比较，这在材 料开发与应用方面具有重要作用。下面列出了一些典 型的数据，表5-1为典型高 分子材料聚四氟乙烯与几种金属的 摩擦系数 比较，表 5-2为几种常见高分子材料 的 摩擦系数 比较。

表5-1典型高分子材料聚四氟乙烯与几种金属的 摩擦系数 比较

表5-2几种常见高分子材料的 摩擦系数 比较

通过对表5-3中的数据比较可以看出，不论与金属材料还是其他高分子材料 相比较，聚四氟乙烯都具有非常低的 摩擦系数 ， 因此人们对聚四氟乙烯的研究也 最多。