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????????聚醚醚酮(簡(jiǎn)稱(chēng)PEEK)不僅具有優(yōu)異的機械、耐熱和耐化學(xué)品性能，且摩擦系數低，承載嚙合性好，是繼聚四氟乙烯(PTFE)后又一類(lèi)良好的自潤滑材料，在承載能力和耐磨性方面比PTFE表現更好，在無(wú)潤滑、低速高載、高溫、潮濕、污染、腐蝕等惡劣環(huán)境下尤為適用。

????????在此基礎上，碳纖維的加入不僅增強了它的力學(xué)性能，對它的摩擦性能也有重要的?影響。

????????30%的碳纖維增強PEEK復合材料在室溫下，拉伸強度比未增強時(shí)增加一倍，在150℃下達到三倍，與此同時(shí)，增強后的復合材料在沖擊強度、彎曲強度和模量方面也得到了大幅度的提升，伸長(cháng)率急劇降低，熱變形溫度可超過(guò)300℃。復合材料的沖擊能量吸收率直接影響到復合材料在承受沖擊時(shí)的表現，碳纖維增強PEEK復合材料顯示出高達180kJ/kg的比能吸收能力。

????????碳纖維的增強效應還可以在一定程度上抵御PEEK的熱軟化及形成強度非常高的轉移膜，能有效地保護接觸區域，所以碳纖維增強的PEEK復合材料的摩擦系數與比磨損率明顯比純PEEK要低。

????????在相同的實(shí)驗條件下，碳纖維增強PEEK復合材料的耐摩擦磨損性能明顯優(yōu)于玻纖PEEK復合材料，碳纖維對材料耐磨性能的改善效果是相同用量玻纖的5倍以上。

????????碳纖維增強PEEK復合材料用于零部件制作，可以有效避免金屬或者陶瓷材料容易產(chǎn)生表面裂紋等這類(lèi)問(wèn)題，其優(yōu)良的摩擦學(xué)性能甚至超過(guò)超高摩爾質(zhì)量的聚乙烯。

????????碳纖維增強PEEK主要應用領(lǐng)域包括以下四方面：

????????1、電子電器領(lǐng)域

????????PEEK在高溫、高壓和高濕度等惡劣的環(huán)境下，仍能保持良好的電絕緣性，并在很寬的溫度范圍內具有不易變形等特性，因此被作為理想的電絕緣材料應用于電子電器領(lǐng)域。

????????經(jīng)過(guò)碳纖維增強后的聚醚醚酮在力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕、耐輻射性和耐高溫性能等方面都有進(jìn)一步的提高，使其應用領(lǐng)域進(jìn)一步擴大。例如根據碳纖維增強后阻止晶片不會(huì )靜電放電等特性，美國H-Square公司用其制造真空吸盤(pán)，保證部件在硅晶片真空搬運系統中不會(huì )造成污染和瞬間放電而破壞晶片。

????????2、航空航天領(lǐng)域

????????由于聚醚醚酮PEEK具有低密度及良好的加工性等優(yōu)勢，便于直接加工成高要求的零部件，而碳纖維增強的聚醚醚酮復合材料進(jìn)一步增強了聚醚醚酮的整體性能，從而越來(lái)越多地被應用于飛機制造。

????????例如，波音757-200系列飛機使用的整流罩就是用碳纖維增強PEEK材質(zhì)制造的。另外荷蘭阿姆斯特丹的Gereedschappen Fabrick公司用30%碳纖維增強PEEK復合材料制作較大部件，并證明其力學(xué)性能可應用于飛機平衡裝置。

????????3、汽車(chē)領(lǐng)域

????????汽車(chē)的能耗與車(chē)重緊密相關(guān)，汽車(chē)輕量化不僅可降低燃油消耗和廢氣排放，還可以提高動(dòng)力性和安全性，是汽車(chē)節能的有效途徑。

????????汽車(chē)輕量化除了通過(guò)結構輕量化設計外，采用輕質(zhì)材料是更為直接的方法。碳纖維增強聚醚醚酮復合材料憑借其密度小、性能良好、工藝方便等優(yōu)勢，越來(lái)越頻繁地出現于汽車(chē)行業(yè)，且表現出以塑代鋼的巨大潛力。

????????例如，Robert Bosch GmbH公司采用碳纖維增強PEEK代替金屬作為ABS的功能部件，較輕的復合材料零件降低了轉動(dòng)慣量，從而使反應時(shí)間最小化，極大地增強了整個(gè)系統的反應性能，且與以前使用的金屬零件相比成本有所降低。

????????4、醫療領(lǐng)域

????????目前可用的醫用高分子材料有聚四氟乙烯、聚乳酸、硅橡膠等數十種，但是從生物醫學(xué)的角度上來(lái)看，這些材料還不算理想，在使用過(guò)程中多少有些副作用，而PEEK樹(shù)脂因為具有無(wú)毒、質(zhì)量輕、耐磨蝕等優(yōu)點(diǎn)，是與人體骨骼最接近的材料，可與肌體有機結合，因此聚醚醚酮樹(shù)脂及其復合材料近年作為骨科植入物被深入研究并應用于脊柱、關(guān)節等方面。

????????相關(guān)研究證明，與傳統髖臼假體材料超高分子聚乙烯相比，碳纖維增強的聚醚醚酮有較高的耐磨性能和較好的生物相容性，是一種未來(lái)髖臼假體的理想材料。將碳纖維增強聚醚醚酮和鈦合金的細胞毒性比較，發(fā)現兩者的細胞相容性相似，碳纖維增強聚醚醚酮復合材料可作為未來(lái)矯形外科固定器械的替代材料。

????????國內已有的典型應用是無(wú)錫智上新材采用的碳纖維增強PEEK骨外科固定支架、瞄準器支架等醫療器械，在強度、耐腐蝕、耐磨性以及耐濕熱性等方面表現良好，有望在更多高端醫療器械中應用。

來(lái)源： 中科院寧波材料所特種纖維事業(yè)部