聚酰亞胺（PI）因優(yōu)異的機械性能、熱穩(wěn)定性能及耐原子氧性能而被廣泛用于自潤滑材料。在PI的整個基體中加入納米填料以改善其摩擦學(xué)性能已被研究。然而，由于成型方法的限制，PI的整體梯度結(jié)構(gòu)較少被提及。增材制造又稱3D打印，能夠發(fā)揮自由制造復(fù)雜對象的優(yōu)勢，為PI的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了機會。同時，滿足高性能和高保形的3D打印PI對于摩擦學(xué)過程至關(guān)重要，但頗具挑戰(zhàn)。 

　　近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所先進潤滑與防護材料研發(fā)中心研究員王齊華、王廷梅帶領(lǐng)的團隊，報道了高強、高形狀保持聚酰亞胺及其復(fù)合梯度結(jié)構(gòu)的一體化打印用于增強摩擦學(xué)性能。科研人員從分子水平設(shè)計出發(fā)，結(jié)合分子動力學(xué)模擬計算得到了高溶解度/高性能的PI前驅(qū)體墨水，將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯作為流變改性劑以及紫外光交聯(lián)位點得到了適用于DIW打印的墨水。 

　　研究顯示，通過優(yōu)化墨水配方，得到的3D打印PI具有突出的抗拉強度（~126 MPa）、優(yōu)異的楊氏模量（~3.5 GPa）、高硬度（~380 MPa）、顯著的熱穩(wěn)定性（Td~415°C、Tg~220°C）、低線性收縮率（~11%）以及優(yōu)異的透光率和透明度。 

　　研究人員進一步選用二硫化鉬（MoS₂）作為固體潤滑劑，制備了PI/MoS₂復(fù)合墨水，實現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)PI的一體化打印。結(jié)果表明，3D打印的梯度PI/MoS₂具有穩(wěn)定/低的摩擦系數(shù)（COF）和極小的磨損，磨損率比3D打印的純PI降低了68%。 

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Additive Manufacturing上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）培育項目等的支持。  

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3D打印聚酰亞胺及其摩擦學(xué)性能