粘弹性体润湿接触界面摩擦形成机制与调控
结题报告
批准号:
51875152
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
刘小君
依托单位:
学科分类:
E0505.机械摩擦学与表面技术
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘伟、周剑、沈锦龙、高天燕、李振峰、王超、郑文颖
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中文摘要
粘弹性体接触界面广泛存在于重大装备密封、轮胎-路面等系统中,对相应系统和装备的服役性能有重要影响,其摩擦调控对摩擦学理论也不断提出新的要求。本项目将耦合粘弹性体材料特性、变形引起的能量耗散及滞后效应、液体的润湿性、表面形貌等因素的影响,通过研究表面形貌、粘弹性体变形等对接触界面润湿接触线移动机制的影响、界面间分离波的形成与消失对接触特性的影响、界面及微凸体附近液桥的形成、演变及其对界面粘着和摩擦的影响,揭示润湿状态下粘弹性体接触界面摩擦的形成机制,建立粘弹性体润湿界面摩擦调控的理论与方法。结合轮胎-路面单元,通过选择材料特性和改变表面形貌等参数实现界面间摩擦的调控;研究结果将从本质上发展和完善粘弹性体摩擦学设计理论,为改善湿滑条件下轮胎-路面制动性能并提高其服役安全性具有重要的意义。
英文摘要
The contact interfaces of viscoelastic materials are widely existed in the important equipment seals, tire pavement systems, and have important influence on the service performance of the corresponding systems and equipments. The friction regulation also brings new requirement for the tribology theory. This project will coupling the factors of energy dissipation caused by deformation of viscoelastic material, hysteresis, liquid wettability, surface morphology, by studying influence of surface topography, the deformation of viscoelastic body on the movement mechanisms of contact line, formation and disappearance of Schallamach wave and its effect on contact characteristics, liquid bridge formation between interface and near the asperities on the interfacial adhesion and friction, the formation mechanism of friction of wetted interface is revealed, and the theory and method of friction control of wetted viscoelastic interface is established. Taking tread unit as an example, The friction between the interfaces is controlled by selecting the properties of the material and changing the surface morphology, The research results will develop and perfect the theory of tribological design of viscoelastic contact in essence. It is of great significance in improving the braking performance of the tire pavement system and improve its service safety significantly.
针对粘弹性体接触界面润湿转变中的摩擦峰机理与调控问题,本项目从接触界面间残余水膜的分布和力学特性入手,首先搭建了一种可进行原位观测的超高精度摩擦磨损试验机,探究了静态和动态氮化硅(Si3N4)球与聚二甲基硅氧烷(PDMS)接触界面润湿转变过程中法向载荷及摩擦系数的演变规律,分析了接触界面间残余液体对粘弹性体接触行为和摩擦特性的影响机制;然后分析了摩擦系数、接触形态、水膜面积占比等参数的演变规律,量化了水膜的厚度分布和橡胶表面的变形情况,明晰了纳米级离散分布液桥、橡胶的粘滑特性与粘着态下的瞬态高摩擦系数之间的相关性;并通过研究表面粗糙度对低弹性模量和玻璃表面接触界面粘着态下宏观摩擦系数的影响,首次实现宏观尺度多微凸体接触中界面粘附力的直接测量,为介观毛细管桥诱导界面粘附力增大提供了直接的实验证据。此外,进一步探究了粘弹性体的材料属性、表面粗糙度、表面润湿性及工况条件对摩擦峰的调控机制,定性地指出各影响因素对粘着态摩擦峰的影响机理,为实现对粘着态摩擦峰的调控提供理论指导。最后,基于利用自主研制的线性往复摩擦磨损试验机和粘弹性体摩擦试验机分别对粘弹性润湿接触界面以及真实轮胎-路面的摩擦与抗湿滑特性进行了实验研究。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2021
期刊:摩擦学学报
影响因子:--
作者:沈锦龙;许吉敏;焦云龙;刘焜;刘小君
通讯作者:刘小君
Liquid-Infused Microgrooved Slippery Surface Ablated by One-Step Laser Irradiation for Underwater Bubble Directional Manipulation and Anisotropic Spreading
通过一步激光照射烧蚀液体注入微槽光滑表面,用于水下气泡定向操纵和各向异性扩散
DOI:10.3390/mi12050555
发表时间:2021-05
期刊:Micromachines
影响因子:3.4
作者:Liu Wei;Chen Xuehui;Jiao Yunlong
通讯作者:Jiao Yunlong
Linking macroscale frictional properties to nanoscale water capillary bridges
将宏观摩擦特性与纳米级水毛细管桥联系起来
DOI:--
发表时间:2022
期刊:Tribology International
影响因子:6.2
作者:Tianyan Gao;Kaisen Zhang;Xiaojun Liu;Kun Liu;Jiaxin Ye
通讯作者:Jiaxin Ye
Wear Properties of C-MoS2-PTFE Composite Coating Prepared on 4032 Aluminum Alloy
4032铝合金上C-MoS2-PTFE复合涂层的磨损性能
DOI:10.3390/lubricants10080181
发表时间:2022-08
期刊:Lubricants
影响因子:3.5
作者:Xuehui Chen;Yuxi Zhang;Congmin Li;Lei Huang;Yu Wang;Ting Gao;Zhenbin Zhang;Wei Liu
通讯作者:Wei Liu
DOI:--
发表时间:2019
期刊:中国机械工程
影响因子:--
作者:沈锦龙;薛正堂;衡传富;刘小君
通讯作者:刘小君
高温摩擦界面Leidenfrost效应形成机制与调控
  • 批准号:
    52375178
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    刘小君
  • 依托单位:
粗糙表面接触界面间流体蠕变流动机理研究
  • 批准号:
    51375132
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    刘小君
  • 依托单位:
塑性变形界面表面形貌和摩擦的相互作用机理研究
  • 批准号:
    51075113
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    刘小君
  • 依托单位:
国内基金
海外基金