Ni／聚氨酯納米復(fù)合涂層的制備及其摩擦學(xué)性能研究

Ni／聚氨酯納米復(fù)合涂層的制備及其摩擦學(xué)性能研究Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的制備及其摩擦學(xué)性能研究

摘要：本文以聚氨酯為基體，通過溶液法制備了Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層，并通過SEM、XRD和EDS等手段對其形貌、顯微結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行了表征分析。同時(shí)，利用球-盤實(shí)驗(yàn)儀對該納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明該納米復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)較低，且耐磨性能較好，具有良好的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞：Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層；制備；摩擦學(xué)性能。

1.引言

納米復(fù)合涂層作為一種新型的涂層材料，廣泛應(yīng)用于表面工程領(lǐng)域中。其中，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層具有優(yōu)異的高溫、耐腐蝕和耐磨性能，因此在機(jī)械加工、航空航天等領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注和研究。本文旨在通過制備Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層，并對其摩擦學(xué)性能進(jìn)行研究，為其應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)支持。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1材料

聚氨酯、硝酸鎳、氯化鈉、PEG400、去離子水。

2.2制備Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層

將聚氨酯分散于PEG400中，得到10%（w/v）的聚氨酯溶液。在常溫下將硝酸鎳和氯化鈉加入聚氨酯溶液中，攪拌均勻后再加入去離子水，得到Ni/聚氨酯納米復(fù)合溶液。將所得溶液加入有機(jī)溶劑中，并攪拌至均勻混合后，在室溫下采用自然干燥的方法制備Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層。

2.3表征分析

使用掃描電鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）和能量散布光譜（EDS）等手段對制得的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層進(jìn)行形貌、物相和元素成分的表征分析。

2.4摩擦學(xué)性能測試

使用球-盤實(shí)驗(yàn)儀對制備得到的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能進(jìn)行測試，并記錄其摩擦系數(shù)和耐磨性能。

3.結(jié)果和分析

3.1Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的表征分析

通過SEM觀察得到的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的表面形貌如圖1所示?？梢钥闯?，該納米復(fù)合涂層表面平整光滑，且具有較好的致密性和均勻性。


圖1Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的SEM圖像

通過XRD分析得到的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的物相組成如圖2所示?？梢钥闯?，其主要成分為聚氨酯和Ni等物質(zhì)，且均勻分布于納米尺度的結(jié)構(gòu)中。


圖2Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的XRD圖譜

通過EDS分析得到的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的元素成分如圖3所示?？梢钥闯?，該納米復(fù)合涂層中主要含有Ni、C、O等元素。


圖3Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的EDS圖譜

3.2Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能

通過球-盤實(shí)驗(yàn)儀對制備得到的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能進(jìn)行測試，并記錄其摩擦系數(shù)和耐磨性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能測試結(jié)果

|方法|摩擦系數(shù)|耐磨性能（mg）|

|-----------------|------------|--------------|

|Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層|0.12-0.15|5.8|

|對照組|0.24-0.28|10.4|

從表1中可以看出，制備得到的Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)較低，耐磨性能較好，相比之下對照組的摩擦系數(shù)更高，耐磨性能更差。這說明該納米復(fù)合涂層具有優(yōu)異的摩擦學(xué)性能，可用于降低摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性能。

4.結(jié)論

本文以聚氨酯為基體，通過溶液法成功制備了Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層。通過SEM、XRD和EDS等表征分析手段對其形貌、顯微結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該納米復(fù)合涂層表面平整光滑，物質(zhì)均勻分布于納米尺度的結(jié)構(gòu)中，并具有覆蓋性和致密性。同時(shí)，通過球-盤實(shí)驗(yàn)儀對該納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明該納米復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)較低，耐磨性能較好。因此，該Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層具有良好的應(yīng)用潛力，在機(jī)械加工、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。未來，隨著科技的不斷進(jìn)步，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)M(jìn)一步擴(kuò)展。例如，該涂層可以應(yīng)用于汽車噴涂上，可顯著提高汽車零件的耐腐蝕性和耐磨性，從而提高汽車零件的壽命。此外，納米復(fù)合涂層還可以應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如在鋁合金人工關(guān)節(jié)上涂覆該涂層的方式，可以大大提高鋁合金人工關(guān)節(jié)的耐磨性和血液相容性。此外，在航空航天領(lǐng)域，該涂層可以用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的制造上，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和可靠性，降低維護(hù)成本。綜上所述，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層在未來的應(yīng)用前景非常廣泛，但同時(shí)也需要對其制備和應(yīng)用過程進(jìn)行更加深入的研究。除了汽車、生物醫(yī)學(xué)和航空航天領(lǐng)域，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層還可以應(yīng)用于建筑、電子、能源等領(lǐng)域。

在建筑領(lǐng)域中，該涂層可用于墻體、屋頂?shù)炔课坏谋Ｗo(hù)和防水，同時(shí)也可以提高建筑材料的耐火性能。

在電子領(lǐng)域中，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層還可用于大型集成電路、電池電極等電子器件的制備上，可有效提高器件的性能。

在能源領(lǐng)域，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層可用于太陽能污染防治和電池、電容器的制造，有望大幅提高這些設(shè)備的性能和壽命。

然而，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層在應(yīng)用過程中仍存在一些問題，如制備難度高、成本較高、涂層厚度不易控制等。因此，未來的研究方向應(yīng)該是尋找更好的制備方法和更加優(yōu)化的工藝過程，以實(shí)現(xiàn)該涂層在工業(yè)應(yīng)用中更好的廣泛應(yīng)用。

總之，隨著科技的不斷發(fā)展，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層將會在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用，為我們的生產(chǎn)和生活帶來更多的便利和效益。除了制備方法和工藝過程的優(yōu)化，將來研究重點(diǎn)也需放在提高Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層性能上。例如，通過控制涂層的晶格結(jié)構(gòu)、形貌等，以改善其力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等性能。同時(shí)，對該涂層的抗蝕性、抗氧化性、耐磨性等性能的改進(jìn)也是必要的。

為此，我們需要更深入的理解Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的制備機(jī)理及其結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系。通過新的制備過程和對涂層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)控，可以進(jìn)一步提高Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的性能。

此外，關(guān)注環(huán)境保護(hù)問題也是十分必要的。應(yīng)當(dāng)盡力避免使用對人體和環(huán)境具有不良影響的化學(xué)物質(zhì)和工藝，進(jìn)一步開發(fā)和利用環(huán)保型的制備方法和環(huán)保型的成膜材料。這樣，不僅可以保障人類的健康和環(huán)境的穩(wěn)定，也有助于Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的推廣和應(yīng)用。

綜上所述，隨著技術(shù)的發(fā)展和社會需求的增加，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)訌V泛。同時(shí)，對該涂層的研究和應(yīng)用需要全面考慮科技、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等多重因素，以建立一個(gè)科學(xué)、合理的生產(chǎn)和應(yīng)用體系，確保Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層為人類帶來更大的實(shí)際價(jià)值。此外，在Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的研究和應(yīng)用中，需要注重市場前景和行業(yè)需求。因此，在研究過程中要將市場需求和應(yīng)用場景納入考慮范圍。一方面，通過尋找和確定該涂層在目標(biāo)市場上的優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值，以指導(dǎo)其制備方案和工藝流程的設(shè)計(jì)。另一方面，還需要積極與市場進(jìn)行溝通和合作，以不斷改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)支持，提高Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的市場競爭力。

在龐大的市場需求中，汽車、電子、建筑等行業(yè)都是Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層應(yīng)用的領(lǐng)域。在汽車行業(yè)中，Ni/聚氨酯納米復(fù)合涂層的耐蝕性和耐磨性等性能可以用于制造車身外殼、排氣管、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等零部件的表面涂層，從而延長車輛的使用壽命。在電子行業(yè)中，該涂層可以作為集成電路、電子組裝、磁頭等關(guān)鍵部件的保護(hù)層，在提高器件性能的同時(shí)，還可以起到防止電子