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兰州化物所3D打印聚酰亚胺自润滑研究取得系列进展

2022-01-07 兰州化学物理研究所
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  聚酰亚胺自润滑复合材料具有优异的热稳定性、机械强度和自润滑等综合性能,广泛应用于航空航天、汽车制造和微电子等领域。 

  百事3平台兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室3D打印摩擦器件研究团队在3D打印聚酰亚胺润滑材料与器件研究方面取得系列进展。为解决聚酰亚胺溶解性和光固化3D打印成型难题,研究人员通过分子结构设计,于2017年发展了具有优异溶解性能的可快速光固化聚酰亚胺树脂,并实现了具有优异耐高温等综合性能的DLP光固化3D打印聚酰亚胺();受传统聚酰亚胺先由聚酰胺酸涂膜再热酰亚胺化处理工艺的启发,提出并发展了紫外辅助直书写打印(UV-DIW)聚酰亚胺3D打印(),在材料与工艺方面均取得进展,实现了较高精度聚酰亚胺3D打印成形制造(图1)。相关技术分别获中国发明专利授权和美国专利授权2件。 

  研究人员在系统探究光固化3D打印成形方式对聚酰亚胺摩擦学性能影响的基础上(),采用聚四氟乙烯(PTFE)微粉复合,实现了具有优异减摩抗磨性能的3D打印聚酰亚胺自润滑复合材料(图2),并发挥3D打印层层累积成形的优势,实现了“按需润滑”聚酰亚胺自润滑表界面材料和轴承等零部件(图2)的3D打印制造,为复杂结构聚合物自润滑零部件设计与制造提供了材料和技术方案()。 

  UV-DIW 3D打印聚酰亚胺研究的基础上,研究人员实现了具有高储油空间结构的多孔聚酰亚胺自润滑材料3D打印制造(图3),得到了内部孔隙可调节、机械性能和热稳定性良好、含油摩擦系数低至0.08的多孔聚酰亚胺制件。相关研究成果发表在和上,并获2件中国发明专利授权。 

  上述研究工作得到国家自然科学基金重点项目、百事3“西部之光”交叉创新团队项目、甘肃省科技计划项目和兰州市城关区科技计划项目等的支持。 

图1.光固化3D打印聚酰亚胺微型精密润滑部件

图2.PI/PTFE润滑复合材料摩擦学性能及“按需润滑”功能型轴承 

图3. 多孔聚酰亚胺含油润滑性能及含油润滑器件设计智造

打印 责任编辑:阎芳