船舶海洋

仿生结构水润滑摩擦密封材料

为保护海洋免受油泄漏污染，船舶艉轴密封从传统的油润滑机械密封向水润滑机械密封转型成为必然。以纤维增强复合材料为基础的高分子摩擦副材料，由于具有低摩擦系数、耐磨损、耐泥沙、高吸水等优势，广泛应用于大吨位高端民船及各国海军舰船。但由于需要承受冲击、断水、泥沙等复杂使用工况，对摩擦密封材料的抗磨损及可靠性的要求极高，设计制备高耐磨、低摩擦、耐泥沙、高可靠的高分子水润滑密封材料并形成其大尺寸制造能力仍是一项极具挑战的难题，我国尚未攻克。

我们以水润滑摩擦性能优异的天然材料铁梨木为结构仿生对象，设计具有高吸水、高机械强度等多种功能结构，通过立体编织的纤维骨架来实现，以模拟铁梨木快速吸水并锁水的独特导管结构；以基体树脂亲水性、自润滑功能的微尺度填料改性技术模拟铁梨木组分含大量粘稠树脂、可在水中乳化为自润滑乳液的润滑原理，成功研制了新一代的仿生水润滑密封复合材料，大幅度提高水润滑密封材料的性能与可靠性，打破了国外的技术封锁。目前仿生结构水润滑摩擦密封材料各项核心性能及适用工况考核均达到了工程应用要求，正在加紧推进实船测试考核，并积极拓展其在大功率水泵、水轮机等水润滑流体设备上的密封应用。

图1 水润滑摩擦密封复合材料微观结构示意图（左）与样品照片（右）