碳材料改性PEEK复合材料摩擦学性能的研究进展

Research Progress on Tribological Properties of Carbon Materials Modified PEEK Composites

摘要

聚醚醚酮（PEEK）作为特种工程热塑性塑料，因其优异的力学性能和摩擦学性能，在航空航天、电子信息、医疗器械等领域具有广泛的应用前景。但是，随着设备工况环境、服役寿命等要求的不断提高，单一的PEEK材料难以满足应用需求，利用各种填料对其改性是改善PEEK复合材料摩擦学性能的重要途径。文章综述碳材料改性PEEK复合材料的研究进展，对碳材料改性PEEK复合材料进行分类及阐述，详细分析石墨（GP）、碳纳米管（CNT）、碳纤维（CF）、石墨烯（Gr） 4种材料的特性、改性方法、含量、尺寸、制备工艺等对PEEK复合材料的摩擦学性能的影响，并阐明其耐磨损机制。最后，文章对碳材料/PEEK复合材料未来的研究方向进行展望，指出未来的研究应着重简化制备工艺、降低成本以及提高生产效率等，以推动碳材料/PEEK复合材料的产业化进程。在填充改性PEEK复合材料摩擦学性能方面，多种碳材料协同改性将是未来的研究方向。

Abstract

Polyether ether ketone (PEEK) is widely used as a special engineering thermoplastic in aerospace, automotive, electronic information, medical equipment and other fields due to its excellent mechanical properties and tribological properties. However, with the continuous improvement of the working environment and service life of the equipment, pure PEEK is difficult to meet the requirements. The use of various fillers to modify it is an important way to improve the tribological properties of PEEK composites. In the paper, the research progress of carbon materials modified PEEK composites is reviewed. The carbon materials modified PEEK composites is classified and elaborated. The effects of the properties, modification methods, content, size and preparation technology of graphite (GP), carbon nanotube (CNT), carbon fiber (CF) and graphene (Gr) on the tribological properties of PEEK composites are analyzed. The wear resistance mechanism is also clarified. Finally, the future research direction of carbon materials/PEEK composites is also discussed. It is pointed out that future research should focus on simplifying the preparation process, reducing costs and improving production efficiency, so as to promote the industrialization process of carbon matrial/PEEK composites. In terms of the tribological properties of filled PEEK composites, the synergistic modification of various carbon materials will be the future research direction.

Graphical abstract

关键词

聚醚醚酮 / 碳纤维 / 石墨烯 / 磨损

Key words

PEEK / Carbon fiber / Graphene / Wear

聚醚醚酮(PEEK)作为特种工程塑料，其化学结构主要由醚键(—O—)和酮基(—C=O)交替排列构成，规整有序，具有优异的机械性能、耐磨损、耐腐蚀、耐水解和耐高温等优点，被广泛应用于航空航天、医疗器械、电子电器、化工等领域，有取代传统金属和陶瓷材料的趋势，目前已成为材料科学领域的研究热点^[1-3]。

然而，单一PEEK在高压、重载等极端条件下磨损严重，难以满足应用需求。因此，通过改性手段提升PEEK摩擦学性能成为研究的重要方向。目前，PEEK改性方式主要包括：表面改性、填充改性和共混改性^[4-6]。其中，填充改性是PEEK获得高机械强度和低摩擦磨损性能的重要方法。碳材料，尤其是石墨(GP)、碳纳米管(CNT)、碳纤维(CF)和石墨烯(Gr)，因其高强度、高模量、耐高温和抗磨损等特性，成为填充改性的理想选择^[7-9]。本文综述碳材料改性PEEK摩擦学性能方面的研究进展，主要从碳材料的基础特性、改性方法、尺寸、含量、制备工艺等方面展开探讨，指出多种碳材料协同改性将是PEEK复合材料未来的研究方向。

1 GP对PEEK摩擦学性能的影响

GP是一种自然元素矿物，具有层状晶体结构，片层间仅存在微弱的范德华力，层与层之间易发生滑移现象。独特的结构赋予GP优异的化学稳定性、自润滑性和耐高温等性能，因此常被用作耐磨材料对聚合物材料进行改性^[10-12]。

逄显娟等^[13]研究GP对PEEK复合材料的硬度、导热性能、摩擦性能的影响。图1为不同GP质量分数GP/PEEK复合材料的摩擦系数^[13]。从图1可以看出，GP/PEEK复合材料的硬度降低，但摩擦系数均低于纯PEEK。当GP质量分数为15%时，复合材料减磨性能提高59.5%，对磨小球表面形成转移膜，摩擦过程中产生的摩擦热可以快速散出。但是，复合材料耐磨性降低，黏着磨损和磨粒磨损为其主要磨损机制。为了确保GP对PEEK的增强作用，关键在于提高GP在PEEK中的分散程度，常规的物理共混很难实现GP与PEEK的两相分离问题。尹小龙等^[14]通过原位聚合法制备分散良好的GP/PEEK复合材料。GP的加入使复合材料的表面硬度和热性能得到提高，PEEK基体在摩擦磨损过程中不易因热效应而被破坏，降低了复合材料的磨损率和摩擦系数。此外，GP独特的层状结构，使其在摩擦剪切力的作用下发生层间滑移，分散了对磨表面的作用力，进一步降低了复合材料的磨损率和摩擦系数。

当GP作为固体润滑材料使用时，其尺寸影响润滑性能的发挥。尺寸较大时，GP与基体的浸润性不足，界面结合强度较差，不利于抗磨损作用的发挥；尺寸较小时，容易出现团簇现象，影响复合材料整体力学性能。SHANG等^[15]研究GP含量及尺寸对PEEK复合材料摩擦学性能的影响。与纯PEEK相比，GP/PEEK复合材料具有较低的摩擦系数，这是由于GP的层状结构，层与层之间结合力很小，易于分离或相互滑动。在摩擦磨损过程中，GP在外载荷作用下变薄，从PEEK基体中脱离，吸附在摩擦副表面形成一层坚硬的转移膜，导致复合材料的摩擦系数降低。此外，在GP含量相同时，GP尺寸的减小使其易于被PEEK基体包围或浸渍，两者的界面结合强度越高，复合材料的磨损率显著降低。当然，GP尺寸不同，导致其在PEEK复合材料中的添加量也不一样。尺寸较小，GP与PEEK基体间的润湿效果更好，较少的含量即可显著提高复合材料的力学性能；尺寸较大，GP与PEEK基体的界面结合较差，为了提高复合材料的性能，需要添加更高的比例，但同时也会造成GP在PEEK基体内部的团簇、孔隙等缺陷，降低复合材料的比强度和韧性，导致复合材料耐磨损性能降低。因此，GP通常与其他填料复合来提高PEEK材料的摩擦学性能。

王齐华等^[16]研究GP和SiC共同改性PEEK复合材料在干摩擦状态下的摩擦学性能。当SiC含量一定时，复合材料的摩擦磨损性能随着GP含量的增加而提高。当GP含量较少时，GP和SiC起到协同作用，从而改善复合材料的摩擦磨损性能；GP体积分数大于3.0%时，复合材料的摩擦学性能主要由GP决定，对磨面上形成一层不均匀、不连续的转移膜，摩擦系数先上升后降低，而磨损率则呈现出逐渐增加的趋势。LIAO等^[17]通过电泳沉积和热处理在钛合金上制备GP/PEEK/聚四氟乙烯(PTFE)复合涂层，并系统地研究复合涂层的摩擦磨损性能。结果表明：复合涂层的显微硬度显著提高，但是涂层的剥离强度由于GP和PTFE的填充而降低。这是因为PEEK基体的连续性下降导致界面强度降低所致。同时，复合涂层的摩擦系数和磨损率显著降低，特别是在10 N载荷下，与纯PEEK涂层相比，复合涂层的摩擦系数降低80%，磨损率降低了1个数量级。复合涂层耐磨性能的提高归因于GP和PTFE的协同作用，GP提供了良好的承载能力，可以降低涂层磨损率；而PTFE良好的自润滑性能，可以降低复合涂层的摩擦系数。王哲^[18]也利用GP和PTFE对PEEK进行混杂改性，研究发现GP含量对复合涂层性能的提升起到主导性作用。随着GP含量的增加，分子链柔顺性下降，链段运动降低，导致复合涂层的结晶度和硬度逐渐降低，磨损机理由磨粒磨损和黏着磨损转变为疲劳磨损。

2 CNT对PEEK摩擦学性能的影响

CNT是一种具有独特管状结构的一维填料，分为多壁碳纳米管(MWCNT)和单壁碳纳米管(SWCNT)，壁中碳原子以SP²杂化，形成六边形网状结构，具有与石墨类似的结构。独特的结构使CNT在低含量时能够在复合材料内部形成特殊的物理网络结构，从而有效改善复合材料的机械性能和摩擦学性能^[19-20]。

目前，CNT/PEEK复合材料的研究主要聚焦在以下两点：CNT在PEEK中的分散性；CNT与PEEK界面强度对复合材料性能的影响。KALIN等^[21]研究发现，在PEEK中添加CNT可以有效降低材料的摩擦系数。但是，CNT内部存在大量的范德华键，使其易发生团簇、捆绑和缠结现象，无法在PEEK基体中均匀分散，对复合材料磨损率产生负面影响。此外，CNT与PEEK基体的相互作用较弱，导致复合材料硬度降低，对磨面产生严重的黏着现象，材料的耐磨性进一步降低。因此，提高CNT在PEEK中的分散性，并形成良好的界面相互作用是发挥其力学性能的关键。研究发现，优化物理共混、原位聚合和化学接枝改性等方法可以有效改善CNT在PEEK中的分散程度并提高界面结合强度^[22]。

CUI等^[23]提出变形驱动技术制备具有优异耐磨性能的CNT/PEEK复合材料，CNT均匀分散，没有出现团簇现象。磨损表面形成润滑膜，增加了对磨面的实际接触面积，降低了接触压力，复合材料的磨损率明显降低。当添加质量分数3.0% CNT时，复合材料的摩擦系数和磨损率分别比纯PEEK降低7.32%和6.71%。为了提高CNT与PEEK的结合强度，曹宗双^[24]利用酸洗得到表面含—COOH、—OH等官能团的MWCNT，然后用乙醇胺进行改性，修饰后的MWCNT中的—NH₂可能与PEEK中的—C=O产生相互作用，不仅增强了界面相互作用，而且有利于降低自身团簇，从而提高了复合材料的摩擦学性能。徐建蓉等^[25]采用乙醇-去离子水二元溶剂提高酸化CNT(aCNT)和PEEK的分散性，钙离子(Ca²⁺)作为桥联剂，通过热压工艺制备力学性能优异的aCNT-Ca²⁺/PEEK复合材料。图2为aCNT-Ca²⁺/PEEK的形成^[25]。研究发现，Ca²⁺改善了aCNT与PEEK的界面结合状态，aCNT均匀地吸附在PEEK表面形成核壳结构，经过热压工艺后得到多通道三维网络结构。随着aCNT含量的增加，复合材料拉伸强度呈现先增加后下降的趋势。适量的aCNT可以提高复合材料的力学性能，但是含量过高时，容易出现彼此缠结，复合材料内部容易出现孔隙缺陷，影响其力学性能。因此，CNT含量对PEEK复合材料的结构和摩擦学性能有着重要的影响。黄素玲等^[26]采用热压烧结法制备MWCNT/PEEK复合材料，分析MWCNT含量对复合材料摩擦学性能和磨损机理的影响。随着MWCNT含量的增加，复合材料的导热系数、热稳定性、硬度均有所提高。当MWCNT质量分数较低时(<2%)，在PEEK基体中均匀分散，起到良好的承载作用，复合材料的导热率提高，摩擦磨损过程中产生的热量可以及时导出，降低了对磨副的犁削作用；此外，破损的MWCNT在对磨表面富集，减少了样品与转移膜之间的黏滞，起到耐磨作用。但是，当MWCNT质量分数较大时(>2%)，机械分散及热压成型过程不能有效分散MWCNT，在PEEK基体内部出现团簇现象，使界面结合强度降低，外载荷作用下易发生剥落现象，复合材料的摩擦系数和磨损率均呈现升高趋势。此外，CNT的长度也会影响PEEK复合材料的摩擦学性能。SHANG等^[27]研究不同长度的MWCNT对PEEK热、力学和摩擦学性能的影响。10~30 μm的MWCNT对PEEK材料的结晶速率影响更大，复合材料表现出较高的结晶温度和最佳的力学性能；约50 μm的MWCNT可以有效降低黏着磨损，有利于形成较薄的转移膜，从而有效降低摩擦系数，提高复合材料的耐磨性。

3 CF对PEEK摩擦学性能的影响

CF是一种含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，主要由碳元素组成，比重小，比强度高，具有耐高温、耐磨损以及耐腐蚀等优点，被广泛应用于聚合物材料的强化^[28-29]。

与石墨、二硫化钼等固体润滑剂的减磨机理不同，CF为PEEK复合材料提供载荷支撑点，防止复合材料因过载而发生破坏，在摩擦过程中吸收和分散能量，减少因摩擦产生的热应力对磨损区域的影响。同时，CF的刚性和稳定性能够限制PEEK基体分子链的运动，减少其在受力下的流动和变形，显著提高复合材料的抗蠕变能力，使复合材料在摩擦过程中保持形状和尺寸稳定性，从而提高其耐磨性。此外，CF具有优异的自润滑性，当CF因磨损而暴露在对磨面形成润滑膜时，可以起到一定的润滑作用^[30-32]。研究发现，由于CF表面的石墨结构具有一定的化学惰性，CF与PEEK界面结合强度较差，在外载荷作用下易发生界面脱黏，应力在CF与PEEK间得不到有效传递，影响复合材料整体力学性能的发挥。当CF含量较低时，对于提升复合材料的摩擦学性能效果不明显；而当CF含量较高时，CF无法完全被PEEK包围或浸渍，易出现气泡、孔洞等缺陷，导致复合材料的磨损率增加。因此，CF的添加量对于提高复合材料性能具有重要作用。

此外，CF增强复合材料的各向异性十分突出，其优异的物理、力学性能都集中在轴向，而在横向具有较弱的加强作用，复合材料易受冲击损伤且后果严重。同时，CF长度对复合材料的力学性能也有显著影响，较长的CF在摩擦磨损过程中不易被剥离出来，能够有效减少材料摩擦表面所产生的蠕变现象^[33-35]。邱孝涛等^[36]研究CF长度、取向对PEEK复合材料摩擦磨损性能的影响。图3为规整取向的CF复合材料沿不同方向滑动时CF的受力情况^[36]。结果表明：复合材料的摩擦系数和磨损率随CF含量的增大均呈现先降低后升高的趋势，当CF质量分数为10%，滑动方向与CF排列方向(X方向)一致时，由于CF独特的减磨特性，所以X方向的摩擦系数较低，但CF容易从PEEK中剥离出来，其磨损率较高；而沿Y方向滑动时，复合材料的摩擦系数较高，但CF较高的硬度导致复合材料的磨损率较低。当CF质量分数大于10%，长CF制备的复合材料摩擦系数均低于短CF所制备的复合材料。在CF增强复合材料中，其取向通常通过注射、挤出、压层等技术发生，因此，温度、压力、冷却速率等工艺参数，对材料性能也发挥着重要影响。研究发现，成型工艺参数(温度、压力和保温时间)与复合材料的层间断裂韧性和横向弯曲模量成正比，改进相应的工艺参数，可以提高CF在复合材料中的浸润程度，提升复合材料整体力学性能^[37-39]。

在摩擦磨损过程中，PEEK复合材料随温度变化会出现玻璃态、高弹态和黏流态3种状态，因此在不同摩擦环境下，CF/PEEK复合材料表现出不同的磨损状态和磨损机理。逄显娟等^[40-41]研究发现，随着温度的升高，CF/PEEK复合材料磨损表面先变得粗糙后变得异常平整光滑，划痕深度先逐渐加深后大幅度变浅，宽度先加宽后变窄。在相对较低温度下，磨粒磨损和黏着磨损为复合材料的主要磨损机制；在200 ℃高温下，复合材料以轻微黏着磨损为主。随着载荷的增加，复合材料的摩擦系数先降低后增加，而磨损率则一直增加。滑动速度也会对复合材料造成影响，当滑动速度不断增加，复合材料摩擦系数先略微降低后逐渐增加，磨损率呈现相同的变化趋势。在低速下，复合材料主要发生磨粒磨损，速度达到一定值后，主要是磨粒磨损和黏着磨损两者共存。KURDI等^[42]认为，温度对CF/PEEK复合材料摩擦学性能的影响包括两个方面：摩擦磨损过程导致温度升高，复合材料的硬度和强度出现一定程度的降低；对磨表面形成的转移膜的厚度、面积等受温度影响较大，与材料的脆性—延性转变行为有关。

4 Gr对PEEK摩擦学性能的影响

Gr是由sp²杂化碳原子构成的单层二维蜂窝状结构的纳米碳材料^[43]，具有高强度、大比表面积、高热导率、高模量和优异的润滑性能，采用Gr对PEEK材料进行改性能够显著提高其力学性能及摩擦学性能^[44-45]。

PEEK熔融黏度较大，Gr层间存在较大的范德华力，Gr在PEEK中的分散程度极大地影响其性能的发挥。因此，提高Gr分散程度是改善Gr/PEEK复合材料摩擦学性能的关键。众多学者采用溶液共混法、接枝改性等方法^[46-47]提高Gr在PEEK中的分散程度，并提高Gr与PEEK的界面结合强度，防止两者之间发生脱黏现象，显著提高复合材料的力学性能。刘惠智等^[48]发现，PEEK经乙酸/硝酸的混酸氧化反应后，得到PEEK-Aa粉末，然后采用溶液共混法对Gr进行处理，Gr通过π-π相互作用附着在PEEK-Aa粉末表面，提高了Gr在PEEK中的分散性。随着Gr含量的增加，复合材料拉伸强度呈现先升高后下降的趋势。当Gr含量较少时，均匀分散的Gr能够有效地将应力传递到基体。复合材料的拉伸破坏主要是Gr与PEEK的脱黏，由于Gr优异的机械强度，提高了复合材料力学性能。但是，当Gr含量过多时，Gr片层阻碍了分子链的移动，导致熔融过程中结晶度降低，力学性能下降。复合材料的拉伸破坏主要是层间破坏，由于Gr层间相互作用力较小，容易发生剥离现象，复合材料内部出现缺陷，降低其力学性能。SONG等^[49]对比多壁碳纳米管(MWNTs)、氧化石墨烯(GO)纳米片和γ-氨丙基三甲氧基硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯(GO-Si)改性PEEK复合材料的摩擦学性能。结果表明：GO接枝硅烷偶联剂后，通过化学键结合增强了GO与PEEK之间的相互作用，改善了GO在PEEK中的分散性。在给定的载荷和滑动速度下，填充了GO-Si的PEEK复合材料具有光滑的磨损表面，GO-Si从PEEK复合材料中释放出来，并转移到复合材料与钢球对磨表面，GO-Si的自润滑性能降低了复合材料的磨损率和摩擦系数。李振光^[50]采用纳米氧化锌对Gr进行改性，采用热压成型方法制备Gr/PEEK复合材料。Gr均匀地分散在PEEK中，改性后的Gr与PEEK基体界面结合较好。当Gr质量分数为1.5%时，相较于纯PEEK材料，复合材料耐磨损性能提高62%。其主要原因是改性Gr在PEEK基体中均匀分散，极大地提高了复合材料的承载能力和耐磨性。在摩擦磨损过程中，改性Gr在对磨面形成很薄的转移膜，转移膜之间的剪切力很小，起到良好的减磨作用，降低了复合材料的摩擦系数和磨损率。此外，Gr本身具有良好的热导性能，摩擦过程中产生的热量可以通过改性Gr带走，避免复合材料发生氧化磨损，进一步降低复合材料的磨损率。

尽管Gr具有良好的耐磨作用，但是在PEEK复合材料中，常常需要和其他增强材料协同使用。QIN等^[51]采用静电粉末喷涂方法在TC4合金表面制备GO/CF/PEEK复合涂层，其中GO和CF质量分数分别为0.02%和25%。结果发现：复合涂层可显著降低摩擦系数，TC4合金的耐磨性得到提高。此外，Gr也可作为接枝改性剂提高复合材料的摩擦学性能。QIN等^[52]使用质量分数1%的GO增强CF/PEEK复合材料，获得了足够高的机械性能和生物活性表面。图4为GO接枝改性CF和GO改性CF/PEEK复合材料^[52]。将氨化GO接枝到氧化后的CF上，可避免GO在外力作用下被破坏或剥离，然后通过注塑成型制备CF/PEEK复合材料。复合材料的抗折强度、抗压强度和硬度分别提高51%、46%和30%，弯曲模量增加到11.67 GPa，压缩模量增加到6.12 GPa，均满足人骨弹性模量(6~30 GPa)，耐磨性略有提高。这归因于GO表面接枝有助于提高CF在PEEK中的分散性，改善了CF表面粗糙度，机械联锁以及在GO周围微环境中形成局部有序的PEEK链结构。

5 结论

碳材料/PEEK复合材料在摩擦学性能方面取得了显著进展。通过优化碳材料的含量、尺寸、形态和制备工艺可以显著提高复合材料的力学性能和摩擦学性能。然而，尽管碳材料/PEEK复合材料具有诸多优点，但其制备工艺复杂、成本较高仍是制约其广泛应用的主要因素之一。因此，未来的研究应着重于简化制备工艺、降低成本以及提高生产效率等，以推动该材料的产业化进程。此外，对复合材料在不同环境条件下的长期性能稳定性和耐久性研究也需要进一步加强，以确保其在各种极端条件下的可靠应用。多种碳材料协同改性可以改善碳材料与PEEK基体间的润湿性，形成机械互锁作用，有效避免碳材料在PEEK基体内出现团簇，同时提高复合材料的界面性能，进而提高复合材料的摩擦学性能。因此，在改性PEEK复合材料摩擦学性能方面，多种碳材料协同改性将是未来的研究方向。

参考文献

[1] ZHANG X Y, ZHANG T, CHEN K, et al. Wear mechanism and debris analysis of PEEK as an alternative to CoCrMo in the femoral component of total knee replacement[J]. Friction, 2023, 11(10): 1845-1861.

[2] 赵淼. 先进热塑性复合材料现状及航空应用进展[J]. 复合材料科学与工程, 2024(12): 147-152.

[3] HSISSOU R, SEGHIRI R, BENZEKRI Z, et al. Polymer composite materials: A comprehensive review[J]. Composite Structures, 2021, 262: 113640.

[4] 任天翔, 滕晓波, 黄兴, 等. 聚醚醚酮的改性及应用研究进展[J]. 塑料科技, 2022, 50(9): 123-128.

[5] 陈美晴, 石瑛琦, 任美, 等. 聚醚醚酮表面改性应用于口腔种植体的研究进展[J]. 中国表面工程, 2024, 37(4): 44-60.

[6] 李长林, 黄志刚, 翁云宣. PEEK特种工程塑料耐磨改性研究进展及其应用展望[J]. 中国塑料, 2018(4): 18-23.

[7] WANG R L, ZHANG F Z, YANG K, et al. Important contributions of carbon materials in tribology: From lubrication abilities to wear mechanisms[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2024, 979: 173454.

[8] 张科, 高磊. 碳材料改性PTFE的进展[J]. 塑料, 2021, 50(6): 146-151.

[9] SATHISHKUMAR S, JAWAHAR P, CHAKRABORTI P. Influence of carbonaceous reinforcements on mechanical and tribological properties of PEEK composites: A review[J]. Polymer-Plastics Technology and Materials, 2022, 61(12): 1367-1384.

[10] VISHAL K, RAJKUMAR K. Dry sliding wear behavior of poly ether ether ketone (PEEK) reinforced with graphite and synthetic diamond particles[J]. Diamond and Related Materials, 2022, 130: 109404.

[11] 陆洋, 郑佳佳, 俞娟, 等. 单宁酸改性石墨/聚酰亚胺复合材料的制备及摩擦学性能[J]. 化工新型材料, 2024, 52(3): 71-75.

[12] LI Y J, CHEN Y, GUO Y X, et al. Tribological behavior of PEEK/PTFE composites reinforced with carbon fibers and graphite[J]. Materials, 2022, 15(20): 7078.

[13] 逄显娟, 黄素玲, 谢金梦, 等. 石墨/聚醚醚酮复合材料的制备及其性能研究[J]. 河南科技大学学报(自然科学版), 2023, 44(5): 8-15.

[14] 尹小龙, 赵春霞, 邢云亮, 等. 原位聚合法制备的聚醚醚酮/膨胀石墨复合材料及性能[J]. 高分子材料科学与工程, 2015, 31(6): 149-154.

[15] SHANG Y S, ZHAO Y P, LIU Y F, et al. The effect of micron-graphite particle size on the mechanical and tribological properties of PEEK Composites[J]. High Performance Polymers, 2018, 30(2): 153-160.

[16] 王齐华, 刘维民, 李同生, 等. 石墨和纳米SiC填充PEEK磨损机理的研究[J]. 电子显微学报, 2000(4): 575-576.

[17] LIAO Y W, CAO L, WANG Q W, et al. Enhanced tribological properties of PEEK-based composite coatings reinforced by PTFE and graphite[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2022, DOI: 10.1002/app.51878 .

[18] 王哲. 聚醚醚酮基复合涂层的制备工艺及性能研究[D]. 西安: 陕西科技大学, 2018.

[19] 于丹. 聚氯乙烯/碳纳米管复合材料的制备和性能研究[J]. 塑料科技, 2024(1): 36-39.

[20] VINODHINI J, PITCHAN M K, BHOWMIK S, et al. Effect of different filler reinforcement on poly-ether-ether-ketone based nanocomposites for bearing applications[J]. Journal of Composite Materials, 2020, 54(29): 4709-4722.

[21] KALIN M, ZALAZNIK M, NOVAK S. Wear and friction behaviour of poly-ether-ether-ketone (PEEK) filled with graphene, WS₂ and CNT nanoparticles[J]. Wear, 2015, 332: 855-862.

[22] 蔺新禹. 火焰喷涂碳纳米管增强聚醚醚酮复合材料涂层研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2019.

[23] CUI Y, LI C, LI Z L, et al. Deformation-driven processing of CNTs/PEEK composites towards wear and tribology applications[J]. Coatings, 2022, 12(7): 983.

[24] 曹宗双.多壁碳纳米管/聚醚醚酮复合材料的制备及其摩擦学性能[D]. 太原: 太原理工大学, 2015.

[25] 徐建蓉, 梅启林, 姜端洋, 等. Ca²⁺辅助增强CNT/PEEK界面结合及其导电复合材料制备与性能[J]. 复合材料学报, 2025, 42(1): 283-298.

[26] 黄素玲, 逄显娟, 岳世伟, 等. 多壁碳纳米管/聚醚醚酮(MWCNT/PEEK)复合材料的制备及其性能研究[J]. 2023(6): 616-626.

[27] SHANG Y S, WU X, LIU Y F, et al. Preparation of PEEK/MWCNTs composites with excellent mechanical and tribological properties[J]. High Performance Polymers, 2019, 31(1): 43-50.

[28] DAI J N, KOU S Q, YANG H Y, et al. High-content continuous carbon fibers reinforced PEEK matrix composite with ultra-high mechanical and wear performance at elevated temperature[J]. Composite Structures, 2022, 295: 115837.

[29] DHAKAL N, ESPEJO C, MORINA A, et al. Tribological performance of 3D printed neat and carbon fiber reinforced PEEK composites[J]. Tribology International, 2024, 193: 109356.

[30] 谢金梦, 逄显娟, 黄素玲, 等. 碳纤维改性PEEK复合材料摩擦学性能及其应用研究进展[J]. 化工新型材料, 2023, 51(10): 1-7.

[31] PEI X Q, BENNEWITZ R, SCHLARB A K. Mechanisms of friction and wear reduction by carbon fiber reinforcement of PEEK[J]. Tribology Letters, 2015, 58(3): 1-10.

[32] CAO H J, DONG X, QU D, et al. Transfer film growth of continuous carbon fiber reinforced thermoplastic poly(ether ether ketone) facilitated by surface texture during dry sliding[J]. Journal of Materials Science, 2022, 57(1): 383-397.

[33] 邢海妮. 连续碳纤维增强聚乳酸复合材料的研究[D]. 淄博: 山东理工大学, 2020.

[34] WANG Q F, WANG Y X, WANG H L, et al. Comparative study of the effects of nano-sized and micro-sized CF and PTFE on the thermal and tribological properties of PEEK composites[J]. Polymers for Advanced Technologies, 2018, 29(2): 896-905.

[35] LV X C, YANG S Y, PEI X Q, et al. Tribological anisotropy of PEEK composites filled with highly oriented carbon fibers manufactured by fused deposition modeling[J]. Polymer Composites, 2024, 45(3): 2656-2669.

[36] 邱孝涛, 高阳, 王秀丽, 等. 碳纤维的长度与取向对聚醚醚酮基复合材料摩擦磨损性能的影响[J]. 摩擦学学报, 2020, 40(2): 240-251.

[37] 宋恩敏, 卞达, 赵永武, 等. 不同工艺条件下PEEK/CF复合材料摩擦磨损特性[J]. 工程塑料应用, 2021(5): 53-58.

[38] LU Y, LI Y B, ZHANG Y, et al. Manufacture of Al/CF/PEEK curved beams by hot stamping forming process[J]. Materials and Manufacturing Processes, 2022, 37(14): 1597-1609.

[39] REGIS M, BELLARE A, PASCOLINI T, et al. Characterization of thermally annealed PEEK and CFR-PEEK composites: Structure-properties relationships[J]. Polymer Degradation and Stability, 2017, 136: 121-130.

[40] 逄显娟, 岳世伟, 黄素玲, 等. 不同摩擦条件对PEEK、CF/PEEK复合材料摩擦学性能及其抗静电性能的影响[J]. 化工新型材料, 2022, 50(11): 109-115.

[41] 逄显娟, 岳世伟, 谢金梦, 等. PEEK及其PEEK/CF复合材料的高温摩擦磨损性能[J]. 工程塑料应用, 2023, 51(8): 119-126.

[42] KURDI A, KAN W H, CHANG L. Tribological behaviour of high performance polymers and polymer composites at elevated temperature[J]. Tribology International, 2019, 130: 94-105.

[43] 秦伟凡, 吴闯, 姜伟. 表面装饰类石墨烯纳米粒子的磁性[J]. 沈阳师范大学学报(自然科学版), 2023,41(3): 268-273.

[44] ÖZ Y, YILMAZ B, EVIS Z. A review on nanocomposites with graphene based fillers in poly(ether ether ketone)[J]. Polymer Science Series A, 2022, 64(3): 145-160.

[45] KUMAR V, KALIYAMOORTHY R. Friction and wear characteristics of synthetic diamond and graphene-filled polyether ether ketone composites[J]. High Performance Polymers, 2023, 35(4): 348-365.

[46] GOVINDARAJ P, SOKOLOVA A, SALIM N, et al. Distribution states of graphene in polymer nanocomposites: A review[J]. Composites Part B: Engineering, 2021, 226: 109353.

[47] MARTÍNEZ-GÓMEZ A, QUILES-DÍAZ S, ENRIQUE-JIMENEZ P, et al. Searching for effective compatibilizing agents for the preparation of poly(ether ether ketone)/graphene nanocomposites with enhanced properties[J]. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2018, 113: 180-188.

[48] 刘惠智, 梅启林, 丁国民, 等. 石墨烯/改性聚醚醚酮的制备及性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023(7): 13-18.

[49] SONG H J, LI N, LI Y J, et al. Preparation and tribological properties of graphene/poly(ether ether ketone) nanocomposites[J]. Journal of Materials Science, 2012, 47(17): 6436-6443.

[50] 李振光. 氧化锌/石墨烯填充碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的性能研究[D]. 长春: 长春工业大学, 2017.

[51] QIN W, MA J, LIANG Q, et al. Tribological, cytotoxicity and antibacterial properties of graphene oxide/carbon fibers/polyetheretherketone composite coatings on Ti-6Al-4V alloy as orthopedic/dental implants[J]. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2021, 122: 104659.

[52] QIN W, XING T, TANG B, et al. Mechanical properties and osteogenesis of CFR-PEEK composite with interface strengthening by graphene oxide for implant application[J]. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2023, 148: 106222.

基金资助

“太湖之光”科技攻关计划（基础研究）项目(K20221048)