碳纤维纳米二氧化钛聚醚醚酮耐磨复合材料的制备及性能研究

《碳纤维纳米二氧化钛聚醚醚酮耐磨复合材料的制备及性能研究》是一篇关于高性能复合材料的研究论文，主要探讨了碳纤维、纳米二氧化钛与聚醚醚酮（PEEK）之间的协同作用及其在耐磨性能方面的应用。该研究旨在开发一种具有优异力学性能和耐磨性的复合材料，以满足航空航天、汽车制造以及精密机械等高端工业领域对材料性能的高要求。

聚醚醚酮（PEEK）作为一种高性能热塑性聚合物，因其优异的耐高温性、化学稳定性和机械强度而被广泛应用于各种苛刻环境中。然而，纯PEEK材料在高载荷和高速摩擦条件下仍存在一定的磨损问题，因此研究人员尝试通过添加增强材料来改善其性能。碳纤维因其高强度和轻质特性，常被用作增强材料，而纳米二氧化钛则因其良好的表面活性和耐磨性能，成为提高复合材料性能的重要添加剂。

在本研究中，作者采用共混法制备了碳纤维/纳米二氧化钛/聚醚醚酮复合材料。首先将纳米二氧化钛均匀分散在PEEK基体中，然后加入碳纤维进行混合，最后通过热压成型工艺制得复合材料试样。研究过程中，采用了扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等手段对复合材料的微观结构和组成进行了分析。

实验结果表明，纳米二氧化钛的引入显著提高了复合材料的耐磨性能。在摩擦试验中，添加了纳米二氧化钛的复合材料表现出更低的摩擦系数和更小的磨损体积。这主要是由于纳米二氧化钛在摩擦过程中能够形成保护层，减少基体材料的直接接触，从而降低磨损率。此外，碳纤维的加入不仅增强了复合材料的力学性能，还进一步提升了其在高温环境下的稳定性。

研究还发现，纳米二氧化钛的含量对复合材料的性能有显著影响。当纳米二氧化钛的含量为2%时，复合材料的耐磨性能达到最佳状态。随着含量的增加，虽然耐磨性能有所提升，但过量的纳米二氧化钛可能导致分散不均，进而影响材料的整体性能。因此，在实际应用中需要根据具体需求优化纳米二氧化钛的添加比例。

除了耐磨性能，该研究还评估了复合材料的其他重要性能，包括拉伸强度、弯曲模量和热稳定性。结果显示，复合材料在保持良好耐磨性的同时，也具备较高的力学强度和热稳定性，这使得其在复杂工况下仍能保持稳定的性能表现。

综上所述，《碳纤维纳米二氧化钛聚醚醚酮耐磨复合材料的制备及性能研究》为高性能复合材料的设计与开发提供了重要的理论依据和实验支持。通过合理设计材料组分和制备工艺，可以有效提升复合材料的综合性能，满足不同应用场景的需求。未来的研究可以进一步探索纳米材料与其他增强材料的协同作用，以开发出更加先进和多功能的复合材料体系。