近日，河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室张永振课题组结合聚多巴胺（PDA）独特的黏附性和金属纳米颗粒（MNPs）优良的可修饰性和导热性，采用PDA+MNPs对PTFE自润滑涂层进行了界面改性修饰，显著提升了PTFE自润滑涂层的力-热-摩擦学性能。研究以题“Study on metal-PDA interface modification and its effect on the tribology properties of PTFE self-lubricating coating materials”的论文发表在国际学术期刊《Applied Surface Science》（2025, 693: 162839）上。论文第一作者和通讯作者为河南科技大学高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室傅丽华副教授。

研究背景：

PTFE作为典型的固体自润滑材料通常被做成涂层用于轴承、压缩机、炊具等部件表面，但PTFE涂层由于高度不粘性和不润湿性，使其与金属基底之间的存在界面结合弱、界面热阻高等问题，进而导致PTFE涂层使用过程中的磨损率较高。针对这一问题，研究团队综合考虑PTFE自润滑涂层的界面结合和摩擦热耗散问题，提出了采用PDA+MNPs混合颗粒对PTFE自润滑涂层进行界面改性，并研究了其对摩擦学行为的影响机制。

研究成果：

该研究工作首先在溶液pH值=8.5条件下采用摇床震动法对Cu金属基底分别进行PDA和PDA+MNPs（M=Ag or Cu）界面修饰，然后采用提拉镀膜法对改性后基底进行PTFE镀膜，具体界面改性方法如图1所示。PDA改性层具有丰富的氨基、羧基、羟基等活性官能团，既可以与Cu金属发生化学键合反应，也可以与PTFE聚合物发生化学键合反应，使PTFE涂层与金属基底之间形成强结合。PDA+MNPs改性层中MNPs纳米颗粒添加一方面增大了基底粗糙度，另一方面提高了PTFE涂层烧结过程中的导热性，促进了PDA与PTFE之间的化学交联反应，使其界面结合性能提升更为显著。PDA+MNPs改性层中MNPs还可以在界面层中形成了导热通道也有利复合涂层材料导热性能的提升。最终，PDA+MNPs改性PTFE自润滑涂层归因于优异的力学性能、良好的摩擦热耗散和转移膜形成能力，使得其耐磨性和耐久性较仅PDA改性涂层分别提升了47%~115%和34%~48%。

该工作受到了国家自然科学基金（52101083），河洛青年托举项目（2023HLTJ12）、河南省高性能轴承技术重点实验室开放基金项目（ZYSKF202402）的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.162839

图1界面改性方法：(a) PDA改性; (b) PDA+MNPs改性

图2 PDA+MNPs界面改性对PTFE自润滑涂层力-热-摩擦学性能影响