9月12日消息,AZoM报道的一项新研究系统解耦了紫外(UV)老化与热氧老化对高性能PEEK(聚醚醚酮)复合材料性能退化的贡献,为航空航天轴承、高温密封等多因素服役环境下的选材提供量化依据。
PEEK及其复合材料凭借机械强度、热稳定性和耐化学性,广泛用于航空航天、汽车和医疗器件。但实际服役中,PEEK部件同时暴露于紫外辐照与热氧应力,引发断链、交联和氧化,导致表面开裂、结构退化。该研究针对既有文献三大空白——UV与热氧老化缺少等时长直接对比、填料抗老化机理不明、老化如何耦合本体性能与摩擦学响应缺乏整体认识——开展对比实验,考察碳纤维(CF)、PTFE、石墨(Gr)等功能填料的作用。
核心数据:UV老化比热氧老化引发更严重的表面氧化与性能劣化;碳纤维有效缓解UV诱导退化,使碳纤维增强体系在UV暴露后实现最高压缩强度保留率81.0%;PTFE/石墨组合体系凭借在对磨面形成的低剪切润滑转移膜,在UV暴露后仍保持最低稳态摩擦系数0.428。
机理层面,UV辐照直接打断PEEK醚键与酮基引发光氧化,热氧老化则更依赖温度驱动的链段运动与氧化扩散,两者在表面开裂形态与本体性能衰减路径上存在系统性差异;刚性碳纤维约束基体收缩与裂纹扩展,片层石墨与PTFE在对磨面重构转移膜补偿了老化导致的润滑退化。
对工程用户,该研究给出明确选材矩阵:以强度保持为主导需求选碳纤维增强体系,以低摩擦长寿命为主导需求选PTFE/石墨改性体系;户外与机载设备中UV份额高的场景,应优先验证UV加速老化数据而非仅依赖热老化曲线。
(来源:AZoM)