石墨烯润滑油润滑下摩擦副摩擦因数预测模型

轴承摩擦状态很复杂,且以滚动摩擦为主,滚动摩擦因数的精确计算或者测量都很困难。针对轴承滚动摩擦因数难以测量的问题,对与滚动摩擦因数密切关联的滑动摩擦因数进行了试验和预测研究,提出了一种最佳滑动摩擦因数的预测网络模型。首先,在石墨烯润滑油润滑工况下,进行了Si₃N₄-GCr15摩擦副的摩擦磨损试验,获得了不同工况下石墨烯质量分数下的滑动摩擦因数;然后,提出了广义回归神经网络(GRNN),并运用遗传算法(GA)优化得到了光滑因子(σ),获得了最佳滑动摩擦因数的预测网络模型GA-GRNN;最后,对测试集预测结果与其他预测模型预测结果进行了预测效果验证,并结合验证集预测结果进行了预测模型的应用验证。研究结果表明：与常规GRNN模型以及误差反馈(BP)神经网络模型相比,GA-GRNN模型的摩擦因数预测准确度更高,且其预测误差更小;GA-GRNN模型的验证集预测值很接近真实值,预测值平均准确率达到了92.30%,预测相对误差在[0.000 990 17,0.008 324 9]区间内,对滑动摩擦因数预测效果良好。该结果可为轴承滚动摩擦因数的预测提供基础。     

氧化石墨烯和纳米SiO2增强PTFE复合材料的摩擦磨损行为

为研究具有层状结构和球状结构的纳米填料之间的相互作用对聚四氟乙烯（PTFE）复合材料摩擦磨损行为的影响,采用冷冻干燥超声共混-冷压-热烧结法制备纳米二氧化硅（nano-SiO2）和氧化石墨烯（GO）填充改性PTFE复合材料。利用LSM-2R往复式摩擦磨损试验机测试干摩擦条件下nano-SiO2和GO复配改性PTFE复合材料的摩擦学性能,采用MicroXAM-800非接触式三维表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析表征转移膜形貌、元素分布和磨痕表面三维形貌,从微观层面揭示nano-SiO2和GO的减摩机制。结果表明：单独填充nano-SiO2与GO均可改善PTFE复合材料的摩擦学特性,其中在较低添加量下,GO在提高PTFE耐磨性方面明显优于nano-SiO2;GO和nano-SiO2复配填充时存在协同效应,与单一填充相比进一步改善了复合材料的摩擦学性能;相比于纯PTFE,3%nano-SiO2/0.5%GO/PTFE复合材料的磨损率降低60.36%。机制分析表明,协同作用和均匀连续转移膜的形成是nano-SiO2和GO增强PTFE复合材料性能优异的主要原因。     

科学家实现单层石墨烯力学性能测试

香港城市大学和清华大学的研究人员借助新开发的精准的大面积石墨烯转移、样品形貌控制以及应变加载技术,实现了对单层石墨烯的定量拉伸测试。相关结果和实验技术有助建立这种“超级材料”的真实力学性能标准,推动这种高性能材料更好地应用在不同领域。     

石墨烯和聚四氟乙烯微粉共混物作为润滑油添加剂的摩擦磨损行为研究

采用CETR UMT-2摩擦磨损试验机考察不同质量配比的石墨烯和聚四氟乙烯(PTFE)微粉作为润滑油添加剂时65Mn弹簧钢的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜、三维形貌仪、拉曼光谱等表征手段观察和分析磨痕形貌及化学成分,探究石墨烯和聚四氟乙烯润滑下的摩擦磨损机制。实验结果表明:相对单纯石墨烯添加剂,其与聚四氟乙烯微粉混合后具有更优异的减摩抗磨性能。当石墨烯与聚四氟乙烯微粉质量配比为6∶4时,平均摩擦因数相比于单纯石墨烯低了44.3%,磨损率降低了77.75%。在含石墨烯和聚四氟乙烯微粉的润滑油润滑下,65Mn弹簧钢磨损机制主要表现为磨粒磨损。     

中国科学家成功研制超平整石墨烯薄膜

南京大学物理学院高力波教授团队将质子辅助生长用于高质量石墨烯的制备,成功研制出超平整石墨烯薄膜。该研究工作不仅探索出了一种可控生长超平整石墨烯薄膜的方法,更为重要的是,还发现了这种生长方法的内在机制,即质子辅助,这种方法有望推广到柔性电子学、高频晶体管等更多重要的研究领域。化学气相沉积方法(CVD)生长石墨烯,是目前制备大面积、高品质单晶晶粒或者薄膜的最主要方法。然而,由于石墨烯与基质材料能够产生强耦合作用,使得石墨烯在生长过程中会形成褶皱。褶皱的存在,会影响石墨烯的优良特性。     

铜铁合金复合摩擦材料高温摩擦行为

研究高速列车用铜铁合金复合摩擦材料的高温摩擦磨损性能。在PlintTE77高温疲劳试验机上对该材料进行高温摩擦磨损性能测试 ,并对摩擦后的磨痕进行了微观组织分析     

美科学家以蔗糖为原料制出纯净石墨烯

据美国物理学家组织网报道,美国科学家使用普通的蔗糖制造出了纯净的石墨烯,用这种石墨烯可以研制出更轻、更快、更廉价、更紧实柔韧的计算机电子设备,可广泛运用于军用飞机和医疗领域。美国莱斯大学化学教授詹姆斯.图尔领导的科研小组首先将少量的蔗糖放置在一薄层铜箔上,然后在加热和低     

机械密封端面摩擦机制与摩擦状态

机械密封端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素.从微观角度探讨了机械密封端面摩擦机制,分析了机械密封端面分别处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦状态时的工作特性,介绍了机械密封端面摩擦状态的判断方法,分析了端面摩擦状态对机械密封性能的影响.对于普通机械密封,端面的最佳摩擦状态应该是混合摩擦状态,如密封性能要求较高,则应该是边界摩擦状态.     

科学家首次合成具有拓扑性质石墨烯纳米带

正上海交通大学物理与天文学院特别研究员王世勇与瑞士、德国、美国科学家合作,首次合成具有拓扑性质的石墨烯纳米带,并且探测到石墨烯材料的拓扑性质。在物理学中,拓扑是物质的一个基本属性。拓扑材料具有传统材料不具备的新颖物理性。比如,此类材料的导电边缘由于受到材料本征的拓扑性质保护,往往可以无视缺陷的存在而仍然显示导电性质,因此可用于设计无耗散的电子器件,具有巨大的应用前景。石墨烯纳米带作为准一维的石墨烯纳米结构,由于量子限域效应和边界效应,其电子结构与宽度和边缘结构密切相关。     

科学家研制出三维正交编织摩擦纳米发电织物

<正>自充电可持续供能的摩擦纳米发电机(TENG)是一类新兴的能量收集器件,依据接触起电和静电感应的耦合作用原理,TENG能够将机械能转化为电能。TENG的低廉、高效、环保的特征和普遍适用性使其在小规模的机械能收集和大规模的能源发电方面都具有广阔的发展前景;更重要的是,TENG在低频和无规则机械能(如人类运动能、风能、水波能、振动能等)收集方面表现出了明显的优势。近日,在中国科学院外籍院士、中科院北京纳米能源     

科学家发现不同材料纳米管具有不同摩擦特性

<正>麻省理工学院(MIT)研究人员发现,由不同材料做成的纳米管,具有意想不到的性能差异,有的表现为光滑,有的则非常黏滞。这是他们在比较结构非常相似的碳纳米管(CNTs)与氮化硼纳米管(BNNMTs)功能特性时发现的。研究发现,至少在一个关键特性方面(即摩擦性),这两种纳米管不仅不同,甚至完全相反,即碳纳米管管壁异常光滑,几乎没有摩擦力,可以称之为超润滑;而氮化硼纳米管则表现出非常高的摩擦力。研究人员认为,这一发现开启了未来对纳米摩擦理论的研究,有利于促进纳米电子机械系统和设备的发展。     

摩擦焊接初始阶段的摩擦机制及摩擦系数

对影响摩擦焊接初始阶段温度场的摩擦机制及摩擦系数进行了实验研究。结果表明：在摩擦焊接初始阶段，摩擦表面的摩擦机制主要为粘着摩擦，在外缘区域存在着氧化摩擦。文中还通过回归方法建立了ＧＨ２１３２材料摩擦焊接初始阶段摩擦系数与摩擦压力、摩擦速度及表面温度之间的经验公式。     

激光熔融系统送粉喷嘴高温摩擦化学磨损行为及机制

激光熔融系统在使用过程中,高温环境下待加工粉末流会导致送粉喷嘴内壁严重磨损,而因设备结构复杂、影响因素众多等,送粉喷嘴的损伤机制尚不清晰。通过喷嘴损伤案例分析和摩擦磨损模拟实验,结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等表征手段,对激光熔融系统送粉喷嘴的磨损规律以及高温损伤机制进行研究。结果表明：送粉喷嘴出口处更靠近高温源,因而磨损较其他区域更为严重,其磨损形式由机械应力导致的轻微疲劳磨损和磨粒磨损转变为由摩擦化学主导的严重摩擦化学磨损;在温度-应力多物理场耦合作用下喷嘴材料发生的氧化反应导致界面疏松容易被机械去除;此外摩擦界面生成的脆性钛铜金属间化合物也是导致喷嘴出口处容易被磨损的原因之一。研究结果为高温下送粉喷嘴的设计和应用提供了理论支持。     

四环素牙摩擦磨损行为的研究

在往复滑动摩擦磨损试验台上以钛合金为对磨材料,考察了不同染色程度四环素牙的摩擦学性能,并与正 常恒牙进行了比较。结果表明:轻度四环素牙的摩擦磨损行为接近正常恒牙,磨损以擦伤和轻微犁削为主;重度 四环素牙的摩擦系数变化波动较大,稳态值较高,磨斑表面呈现显著犁沟和剥落,摩擦学特性逊于正常恒牙。四 环素牙的耐磨性随其染色程度加深而降低。     

弹性接触摩擦副的载流摩擦行为*

为了获得弹性接触摩擦副的载流摩擦行为规律,在自制试验机上以丝板副为对象,进行不同丝径下的往复滑动载流摩擦实验,用三维形貌仪和SEM对磨痕形貌进行分析。结果表明:随着丝径的增加,载荷保持率与接触电阻呈现下降趋势,磨损体积呈现上升趋势,磨损高度呈增加趋势,磨损形式为黏着磨损、磨粒磨损和电弧烧蚀;弹性接触载流摩擦副早期失效的主要形式是瞬断,其原因是运行中非均匀磨损、磨屑堆积、弹性器件变形等因素导致弹性器件弹跳和扭转,进而使摩擦副短暂分离;为提高摩擦副寿命,保证合理的实际接触载荷,应减小试样高度方向磨损量,控制载荷保持率,同时提高摩擦副运行的平顺性,减少弹性器件弹跳。     

摩擦副磨合过程摩擦因数时间序列分形行为研究

为探究在油润滑条件下,涡旋压缩机端面摩擦副接触面在磨合初期与稳定磨损阶段摩擦因数局部时间序列曲线的分形行为,在TRB多功能摩擦磨损试验机上采用球墨铸铁分别与不同表面粗糙度的铜合金和铝合金进行摩擦磨损试验,采集磨合过程中摩擦因数的时间序列信号曲线并对其进行分形表征。结果显示:摩擦因数时间序列曲线具有明显的分形特征,可以根据摩擦过程中摩擦因数时间序列信号的分形维数来判断磨合过程的复杂程度;摩擦副在油润滑时表面粗糙度越大则磨合过程的平均摩擦因数越大,但摩擦因数曲线的分形维数越小,且磨合初期摩擦因数局部时间序列曲线的分形维数不规则波动越大;软质材料表面粗糙度的改变对摩擦因数及其局部分形维数的影响较大。     

指数型摩擦因数对制动摩擦振动行为的影响

为探索摩擦因数同制动器摩擦振动行为的内在联系,本研究建立起某盘式制动器有限元模型,编写VFRIC＿COEF摩擦因数子程序并引入有限元模型中,从而探索指数型摩擦因数的相关参数对制动系统摩擦振动行为的影响。研究结果表明,指数型摩擦因数比定值摩擦因数,更易诱发制动系统产生高强度的摩擦振动现象。这说明在对制动系统进行动力学分析时,采用定值摩擦因数进行模拟具有一定的局限性。动摩擦因数μ_k对制动系统动力学行为影响显著,随着μ_k逐渐增大,活塞侧将出现粘—滑摩擦振动现象,且振动频率由多频振动逐渐变为单一频率的振动。而钳指侧的振动随μ_k的增大呈现出先增大后减小的趋势。另一方面,静摩擦因数μ_s也将影响制动系统的动力学行为,且对制动盘两侧摩擦面的影响行为差异显著。当μ_s逐渐增大时,活塞侧的粘—滑摩擦振动现象先出现后消失,且振动强度略微下降。钳指侧的摩擦振动则未见明显的粘—滑振动现象,同时该侧的振动强度随μ_s的增大而逐渐增强。综合以上,由于钳指侧和活塞侧的受力情况各不相同,因此两...     

科学家制备出集成一体化摩擦-电磁混合发电机

<正>北京纳米能源与系统研究所所长王中林院士、李从举研究员以及硕士研究生曹冉等人得灵感于商业化电磁感应发电机的结构,制备出一种旋转套筒式摩擦-电磁混合发电机,该研究将摩擦纳米发电机和电磁感应发电机高度集成在一起,在不影响电磁感应发电机工作的前提下,利用摩擦纳米发电机进一步收集转动的机械能,实现了对机械     

多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫的摩擦学行为

采用CFT往复摩擦磨损试验机研究多绳摩擦提升机树脂基摩擦衬垫在干摩擦条件及不同载荷和滑动速度下摩擦因数的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对摩擦衬垫试样的磨损形貌进行观察分析。试验结果表明：不同树脂基摩擦衬垫摩擦因数变化规律具有一致性,即摩擦因数随载荷与滑动速度的增加而减小;由于摩擦衬垫的成分不同,其摩擦因数的主要影响因素不同;磨损形式也由于材料的不同出现黏着磨损、疲劳磨损以及热磨损;载荷对摩擦衬垫磨损的影响比滑动速度更显著。     

研究人员揭示稀土渗氮催渗机制

正安徽工业大学现代表界面工程研究中心教授张世宏团队通过第一性原理研究稀土元素对氮原子在体心立方铁表面吸附和扩散的影响,揭示了稀土渗氮的催渗机制。稀土在渗碳、渗氮、喷涂等表面处理技术中有着广泛的应用。稀土辅助渗氮被证明有助于促进扩渗速率,提高渗层厚度,改善渗层性能。然而,其相应的机制至今尚不清晰。该项研究计算了体心立方铁的体结构和表面结构性能,计算了氮的吸附性能;建模模拟了稀土元素在体心立方铁中的占位,计算了稀土元素掺杂的体心立方铁表面氮原子的吸附情况。通过bader电荷和驰豫后的结构变化,研究人员还发现了较