仿生榫卯碳纤维复合材料

摩擦系数降 88%

通过仿生榫卯界面锁定与相变润滑协同，同步突破复合材料层间强度低与耐磨性差的瓶颈。

Wan, Yameng · Longlong, Zhang · 潘炳力 · 刘红宇 · Liming, Zhu · Yingying, Lv · Menghan, Li · Huaying, Lu · Yibin, Zhang · Zhengke, Li · 王宏刚

Composites Part B: Engineering 2026

具体参数

界面剪切强度提升率

{'zh': '19.26', 'en': '19.26'} %

拉伸强度提升率

{'zh': '29.81', 'en': '29.81'} %

拉伸模量提升率

{'zh': '14.77', 'en': '14.77'} %

摩擦系数降幅

{'zh': '87.95', 'en': '87.95'} %

磨损率降幅

{'zh': '20.93', 'en': '20.93'} %

技术优势

层间锁得更牢

仿生榫卯结构将界面剪切强度提升 19.26%，显著抑制分层，让铺层方向不再成为强度短板。

固液协同，磨损更低

GO 与 PW 的协同润滑使摩擦系数下降 87.95%，磨损率下降 20.93%，远超单一固体或液体润滑的效果。

力学不妥协

在 GO:PW=1:3 时，拉伸强度和模量分别提升 29.81% 和 14.77%，实现耐磨与承载双重强化。

工艺简单，直接可用

通过 PDA/GO/PW 浸泡涂覆即可在纤维表面构建仿生结构，无需复杂设备，易于放大生产。

应用场景

• 碳纤维传动部件：用兼具高承载与低摩擦的复材齿轮替代金属齿轮，减重并省去外部润滑。
• 耐磨自润滑轴承：利用固液协同润滑实现自润滑，避免油脂污染，适合洁净或真空工况。
• 航空耐磨结构件：在-40~120°C相变温度范围内稳定供蜡润滑，适合航空作动器衬套。
• 轻量化耐磨复材：一步成型获得耐磨轻量化构件，替代金属耐磨板以降低飞轮惯量。