一种超声电机高导热摩擦材料及其制备方法

本发明属于超声电机领域，具体涉及一种超声电机高导热摩擦材料及其制备方法。

背景技术：

1、超声电机是20世纪80年代迅速发展并具有特殊应用的一种新型微电机，相对于传统电磁电机，超声电机具有重量轻、低速大扭矩、不受电磁干扰、断电自锁等优点，在航天领域已有较广泛应用，其工作性能和使用寿命都受到摩擦材料的影响。目前超声电机摩擦驱动模式为定子与转子间的干摩擦，材料会产生大量的热，且磨损不可避免。由于太空环境中无空气，热量不易耗散，热量累积使材料结构被破坏，而磨损将造成超声电机使用寿命缩短以及预压力发生变化，从而导致超声电机输出转速不稳定。

2、为了进一步提高超声电机的导热性、速度稳定性以及使用寿命，不仅需要选用高性能聚合物摩擦材料，还需要对聚合物摩擦材料改造，提高其热导率。目前国内对超声电机摩擦材料的研究较多，但还没有对其应用于太空环境中的热导率进行研究。因此，发展超声电机高导热摩擦材料的设计与制备显得尤为重要，此方法也是提高超声电机使用寿命与稳定性的重要途径。

技术实现思路

1、本发明提供了一种超声电机高导热摩擦材料及其制备方法，通过向超声电机摩擦材料聚酰亚胺中加入铜、石墨烯和碳纳米管对其进行改性，能够提高摩擦界面的热导率。

2、为实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种超声电机高导热摩擦材料，所述材料选用聚酰亚胺为基体，以高导热填料纳米铜粉(cu)、碳纳米管(cnts)或石墨烯(gns)为改性剂，形成cu/pi、cnts/pi、gns/pi三种聚酰亚胺复合材料，烧结后就是从粉末变成块体，改性剂与基体属于物理共混关系。

4、一种超声电机高导热摩擦材料的制备方法，包括如下步骤：

5、1)选用热塑性聚酰亚胺商业粉末ys-20(结构如图1所示，聚合度厂家没给出，根据分子量预测，大约在10000以上)为基体，按照一定质量配比加入改性剂，得到均匀混合的粉末；

6、2)在30-50mpa压力下、空气气氛中将复合粉末压制成型，烧结温度为375-390℃，保温60-120分钟，烧结后粉末变成块体，改性剂与基体属于物理共混关系，然后随炉降温，制得复合材料；

7、3)将步骤2制成的聚酰亚胺复合材料进行切片、粘贴及抛光清洗等表面处理后供超声电机转子表面使用。

8、以上所述步骤中，当改性剂为cu时，形成cu/pi复合材料，cu的质量百分比为3％～10％，当改性剂为cnts时，形成在cnts/pi复合材料，cnts的质量百分比为0.5％～1.5％，当改性剂为gns时，形成gns/pi复合材料，gns的质量百分比为0.5％～1.5％。

9、有益效果：本发明提供了一种超声电机高导热摩擦材料及其制备方法，利用操作简便的热压烧结技术，制备得到的材料结构稳定，热导率高，摩擦性能稳定；使用在超声电机转子表面，超声电机在运行过程中能够提高摩擦界面的热导率，降低摩擦界面的磨粒磨损，从而提高超声电机的运行稳定性与摩擦材料使用寿命。

技术特征：

1.一种超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，当改性剂为cu时，形成cu/pi复合材料，cu的质量百分比为3％～10％。

3.根据权利要求1所述的超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，当改性剂为cnts时，形成在cnts/pi复合材料，cnts的质量百分比为0.5％～1.5％。

4.根据权利要求1所述的超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，当改性剂为gns时，形成gns/pi复合材料，gns的质量百分比为0.5％～1.5％。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述基体为聚酰亚胺材料粉末。

6.根据权利要求5所述的超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺结构为：

7.根据权利要求5所述的超声电机高导热摩擦材料的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺结构为：

8.权利要求1-7任一项所述方法制备的超声电机高导热摩擦材料，其特征在于，所述摩擦材料为块体，改性剂与基体之间属于物理共混关系。

技术总结
本发明公开了一种超声电机高导热摩擦材料的制备方法，属于超声电机技术领域，特别涉及超声电机摩擦材料技术领域。本发明摩擦材料选用聚酰亚胺为基体，添加铜、石墨烯或碳纳米管为改性剂，通过热压烧结制备，该技术简单高效，成本低廉，尺寸稳定可靠，分布均匀，能够有效提高超声电机转子摩擦材料的导热性，磨损率大大降低，增加超声电机在空间环境中的使用寿命。

技术研发人员：杜州华,赵盖,邹毅,林东岳,刘梦,杨佳艺
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13