高温防护涂层迎来新方向

发布时间:2026-11-06 浏览量:9

    高温减摩涂层一直存在一个行业难题,减摩与耐磨很难兼顾。软质材料润滑效果好,但不耐磨损;硬质材料耐磨,摩擦系数很难降下来。中科院宁波材料所团队跳出单一材料优化思路,借鉴贝壳珍珠层结构,研发出仿生高熵合金多层涂层,相关成果刊发于《Tribology International》。这项研究也给高温特种防护涂料赛道带来全新的设计思路。

    珍珠层的核心优势是软硬复合的层级分工,硬质片层负责承载,软质界面用来耗散应力。研究团队把这套结构移植到高熵合金涂层体系,采用两种不同组分的高熵合金交替堆叠,依靠大量纳米界面实现功能拆分。不是简单把软硬材料混在一起,而是让不同层各司其职,一层保障耐磨承载,另一层在高温环境下生成润滑氧化物,依靠界面调控元素扩散与摩擦化学反应。

    试验发现,涂层的性能好坏,和纳米层的调制周期紧密相关。周期尺寸不合适,界面协同效应就无法发挥。合适的尺度下,涂层在高温摩擦过程中,会原位生成复合氧化润滑膜,在摩擦界面形成一层转移膜,减少基材直接接触。和传统预置固体润滑颗粒的涂层不一样,它的润滑效果,是在高温摩擦服役过程中动态生成的。

    当前高温润滑涂料行业普遍依赖树脂粘结型固体润滑涂层,工艺成熟、标准完善,适合常规中低温工况。但这类产品有明显短板,温度升高之后粘结树脂容易分解,润滑颗粒快速失效,很难满足航空、能源装备等高温部件长期防护需求。高熵合金涂层凭借耐高温、抗氧化的特性,成为近年高温防护涂层的热门方向,只是长期受困于耐磨和润滑难以平衡的痛点。

    这项仿生涂层研究目前还处在实验室验证阶段,载荷、热循环、大面积量产等工程化问题仍有待突破。但它给特种涂料行业指明了新方向:不用在单一材料成分里取舍,依靠多层结构分工、摩擦界面动态成膜,有机会打破困扰行业多年的性能权衡。对于国内高温特种防护涂料的技术迭代,具备很高的参考价值。