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ZrO2/MXene/HBPSi-EP复合材料及制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2026-06-08 10:31:50
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2026-06-08 10:31:51
本发明公开了ZrO2/MXene/HBPSi‑EP复合材料及制备方法，具体为：将ZrOCl2·8H2O、MXene分散液混合，超声，水热反应，洗涤，加入去离子水，超声搅拌，冷冻干燥，得到ZrO2/MXene粉末；将二乙二醇和KH‑560置于反应器中进行缩聚反应，得到端基为环氧基团的HBPSi；将HBPSi加入到油浴下搅拌的环氧树脂EP‑51中加热预聚，加入分散在丙酮中的ZrO2/MXene粉末，搅拌，加入固化剂，注入涂有脱模剂的玻璃模具中除去气泡，进行固化反应，脱模即可。本发明方法制备的复合材料兼具的优异力学性能和摩擦性能，能够满足电子工业、汽车制造、航空航天等领域的摩擦应用要求。公开/授权文献:
本发明的技术独创性体现在多尺度、多组分的协同设计与精细工艺控制。首先，采用水热反应使ZrO₂纳米颗粒在MXene层板表面原位生长，避免了物理混合导致的不均匀团聚，并借助MXene的高比表面积赋予复合材料优异的界面增强效果。其次，设计合成了端基为环氧基团的超支化聚硅氧烷（HBPSi），其三维支化结构既能提高树脂交联网络的韧性，又能通过化学键桥接无机填料与环氧基体。此外，冷冻干燥工艺有效维持了ZrO₂/MXene粉末的蓬松多孔结构，防止MXene重新堆叠，确保其在树脂中均匀分散，从而最大化发挥各组分的协同优势。
该复合材料兼具轻质、高强、低摩擦、耐磨损等综合优势，在多个高端工业领域具有广阔的应用前景。在电子工业中，可作为高性能封装材料、耐磨连接器或导热界面材料，满足微型化、高可靠性器件对低摩擦与尺寸稳定性的要求。在汽车制造领域，适用于自润滑轴承、活塞环、密封件及齿轮等关键摩擦部件，有助于降低能耗、延长维护周期。在航空航天领域，可用于轻量化耐磨结构件、舵机传动系统和紧固件涂层，适应真空、高辐射及大温差等极端环境。此外，还可拓展至精密仪器、机器人关节、高端运动器材等对低摩擦与高耐久性并重的场景。
西安理工大学 陈争艳 , 兰洲 , 张茂宇 , 任鹏刚
本发明将产生显著的经济与社会效益。从经济效益看，以聚合物基复合材料替代传统铜基或聚四氟乙烯基摩擦材料，可大幅降低原材料成本和加工能耗，同时延长部件使用寿命，减少设备停机维护损失。MXene与超支化聚合物的规模化制备成本正逐步下降，有助于推动本技术产业化落地，抢占高端轻量化耐磨材料市场。从社会效益看，该材料有助于减少重金属和有害氟化物的使用与排放，符合绿色制造与可持续发展理念。在能源领域，应用于风电滑动轴承、高铁受电弓滑块等关键部件，可降低摩擦能耗，提升能源利用效率，助力实现“双碳”目标。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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