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随着科技的进步和工业的蓬勃发展，摩擦磨损问题导致机械设备零部件的损坏和失效不仅造成了巨大的经济损失，而且对能源和环境的影响更是无法估量的。传统的油润滑不仅会造成环境污染和石油资源紧张，而且不适宜于高真空、重载、高速等极端摩擦运行工况。众所周知，聚合物基复合材料具有轻质、高比强、高比模、良好的热稳定性和耐腐蚀性以及突出的自润滑特性，已成为机械装备传动/运动系统的理想润滑材料。
通常，纯聚合物常常因机械性能低、耐磨性差等不足不能满足日益发展的工业装备需求。大量研究证实，添加纳米材料是改善聚合物性能的理想方案。特别是，将两种或者两种以上的纳米材料制备杂化材料不仅可以降低同种纳米材料间的相互作用力，解决纳米填料易团聚、难分散的问题，而且该杂化材料还可以在保持各个组分的优异性能的同时，发挥出不同组分之间的相互协同作用，赋予复合材料良好的整体性能。近年来，石墨相氮化碳（g-C3N4）纳米片作为新型的二维层状纳米材料已经被证实具有优异的摩擦学性能，但是关于g-C3N4纳米杂化材料的制备及其改性聚合物复合材料摩擦学性能以及相关内在增强机制研究报道较少。本研究工作以高性能聚醚砜酮（PPESK）树脂为基体，旨在通过操作简单的制备方法，构筑具有良好摩擦学增强效应的g-C3N4纳米片与零维Ag纳米粒子的杂化材料，并着重探究该杂化材料对PPESK减摩耐磨性的增强机制，以促进新型纳米润滑添加剂的发展。
本论文通过可控构筑零维Ag纳米粒子与二维g-C3N4纳米片形成的纳米杂化材料（g-C3N4/Ag），以增强PPESK的减摩耐磨性。主要研究思路为：首先，采用原位还原的方法，在g-C3N4/Ag纳米片表面修饰均匀分布、单分散态Ag纳米粒子，并表征了其微观结构及物相组成。之后，系统研究了该杂化材料对PPESK摩擦学性能的影响，结合磨损表面表征以及理论模拟分析，明确了g-C3N4/Ag纳米杂化材料的摩擦学增强机制。
（1）利用原位还原法，可控构筑了单分散态Ag纳米粒子修饰的g-C3N4纳米杂化材料。g-C3N4纳米片表面的活性官能团与Ag+相互作用，为均匀分布、单分散态Ag纳米粒子提供了良好附着“平台”，同时Ag纳米粒子的修饰削减了g-C3N4纳米片之间的相互作用力，有效降低了g-C3N4纳米片的团聚。该工作可为纳米材料团聚、难分散问题的解决提供一定借鉴。
（2）构筑的g-C3N4/Ag纳米杂化材料显著改善了PPESK树脂的减摩耐磨性。与g-C3N4纳米片和Ag纳米粒子相比，g-C3N4/Ag杂化材料对PPESK的摩擦学性能的增强作用最为显著。当g-C3N4/Ag杂化材料含量为0.3 wt%时，相应的复合薄膜材料表现最佳的摩擦学性能，其摩擦系数和磨损率分别降低了68.9%和97.1%。与此同时，该复合材料在高载荷和高速度下展现良好的减摩耐磨性。该工作证实g-C3N4/Ag是一种可用于聚合物摩擦学改性的优良润滑添加剂。
（3）明确了g-C3N4/Ag纳米杂化材料对PPESK树脂摩擦学性能的增强机制，主要表现在：g-C3N4/Ag与PPESK良好的界面相容性、单分散Ag纳米粒子和g-C3N4纳米片协同自润滑作用以及连续转移膜的形成。此外，理论模拟分析进一步证实g-C3N4/Ag杂化材料可以有效降低PPESK在摩擦过程中的剪切变形以及与对偶面之间的相互作用势能。
（1）促进g-C3N4及其纳米杂化材料在摩擦学领域的应用。
（2）为高减摩耐磨聚合物基自润滑复合材料的研制提供科学的理论指导。
陈贝贝，江苏大学材料科学与工程学院新材料研究院副研究员，研究领域包括：纳米功能材料、聚合物自润滑复合材料、表/界面摩擦学改性。主持并完成国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金特别资助及面上项目、固体润滑重点实验室开放基金等多项国家级、省部级课题。入选江苏省“六大人才高峰高层次人才”。
张梦杰，江苏大学材料科学与工程学院在读硕士研究生。研究领域为聚合物纳米复合材料的设计及其摩擦学行为研究。
张侃，江苏大学材料科学与工程学院副教授，博士生导师，江苏省复合材料学会理事。研究领域包括高性能热固性树脂的分子设计、合成及其纤维增强复合材料的制备与性能研究。主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学青年基金、江苏省政策引导类计划（国际科技合作）、中国博士后特别资助以及企业横向等项目近30项。曾获 “江苏省六大人才高峰高层次人才”、 “江苏高校青蓝工程优秀青年骨干教师”、“江苏大学优秀教师”等荣誉与奖励。
董喆，江苏大学材料科学与工程学院在读硕士研究生。研究领域为聚合物纳米复合涂层的摩擦学改性研究。
李加叶，江苏大学材料科学与工程学院在读硕士研究生。研究领域为纤维增强聚合物基复合材料的界面改性及摩擦学研究
赵盖，南京航空航天大学副教授，精密驱动与控制研究所副所长。研究领域为超声电机摩擦学、聚合物复合材料设计、表面改性以及分子动力学模拟。研制了超声电机用长寿命、耐高低温、抗冲击、高效率等多种摩擦材料，主持国家自然科学基金面上/青年、固体润滑国家重点实验开放基金等项目10余项，973项目骨干成员、航天联合基金集成项目课题负责人，发表论文50余篇，授权专利10余项。
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域的国际性学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2020年度影响因子为6.167，在国际摩擦学领域15余种SCIE数据库收录期刊中排名第一，成为我国乃至亚洲首个进入全球机械工程领域前8名的国际学术期刊（大类学科排名前6%），2020年在线发文量超过160篇。
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