在金属-非金属结合聚合物涂层的纳米-微微尺度接口上的粒子表面工程:实验性和in silico评估

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 聚合物化学 聚合物化学
• 部落学 (tribology) 是一个学科.

背景情况:

• 聚乙醇 (PVA) 是一种通用的合成聚合物,具有广泛的工业应用.
• PVA的局限性包括粘合性差,耐磨性低,以及机械性能低于最佳.
• 提高PVA的性能对于扩大其在苛刻应用中的使用至关重要.

研究的目的:

• 为了提高聚乙醇 (PVA) 涂料的强度,粘合性和耐磨性.
• 调查金属化和用碳酸性异构物强化对PVA特性的影响.
• 为了确定最佳的复合材料配方,以提高 tribological 性能.

主要方法:

• 包括PVA-Ni-D,PVA-Ni-CNT和PVA-Ni-Gr在内的复合涂料的制造.
• 耐磨性测试以确定磨损率,透深度和擦伤硬度.
• 理论建模用于分析界面相互作用,接触力学和剪切应力.
• 密度函数理论 (DFT) 用于在中进行电子结构计算.

主要成果:

• 该PVA-Ni-D涂层表现出优越的耐磨性,具有最低的磨损率 (7.34 × 10-3毫米),降低的透深度 (19.2微米) 和最高的划痕硬度 (4.92 GPa).
• 钻石增强导致了强大的粒子矩阵相互作用,增强了机械完整性.
• 碳纳米管 (CNT) 和石墨烯增强剂显示了粒子间相互作用,导致更容易滑动和性能降低.
• DFT计算支持钻石封装PVA-Ni系统的增强性能.

结论:

• 金属化和用钻石颗粒强化显著提高PVA涂料的机械强度和粘合性.
• 与CNT和石墨烯对应物相比,PVA-Ni-D复合涂料表现出优越的 Tribological 性能.
• 由于其耐久性提高,PVA-Ni-D涂层是各种材料行业多功能应用的有希望的候选者.