隨著現代工業對高性能材料需求的不斷增長，碳纖維增強聚醚醚酮(CF/PEEK)復合材料因其優異的機械強度、耐高溫性、耐化學腐蝕性以及良好的生物相容性，已成為航空航天、汽車制造和高端醫療植入等領域的重要候選材料。尤其在生物醫學領域，PEEK材料因其彈性模量接近人骨、無金屬離子釋放、X射線可透性等優點，被廣泛用于脊柱植入物、顱骨修復和關節替代等醫療器械中。將碳纖維引入PEEK基體后，不僅顯著提升了材料的力學性能和耐磨性，還保持了良好的生物惰性，使其成為理想的長期植入材料。然而，植入體在體內長期服役過程中會經歷微動摩擦與磨損，若材料磨損嚴重，可能產生磨屑引發炎癥或植入失敗。因此，CF/PEEK復合材料的摩擦磨損性能直接關系到其在人體內的長期穩定性和安全性，成為評價其臨床應用價值的關鍵指標之一。近年來，研究人員致力于探索不同碳纖維含量對CF/PEEK耐磨性能的影響，以期在保證生物相容性的前提下，優化其摩擦學行為，提升使用壽命。
本身具有良好的熱塑性和加工性能，但其表面惰性強、極性低，導致碳纖維與基體之間的界面結合較弱，易在應力作用下發生脫粘，進而影響整體的力學與耐磨性能。為解決這一問題，提升纖維與基體的浸潤性和界面結合強度，必須對碳纖維或PEEK基體進行表面改性處理。國內領先企業如智上新材料科技有限公司在該領域開展了系統性研發，采用多種手段對碳纖維進行預處理，顯著改善了PEEK樹脂對纖維的浸漬效果。這些改性工藝不僅增強了界面粘結力，還促進了復合材料內部應力的有效傳遞，為提升其摩擦磨損性能奠定了結構基礎。
在不斷的研究中發現，經過表面改性的CF/PEEK復合材料界面性能顯著提升。對碳纖維進行改性后，復合材料的表面能分別比純PEEK提高了10%—30%，表明了對于纖維改性以后纖維與基體之間的界面結合強度得到顯著增強。良好的界面結合有助于在摩擦過程中有效傳遞載荷，抑制微裂紋擴展和纖維拔出，從而顯著提高材料的整體耐磨性。
在實驗數據中對比，在固定轉速200r/min條件下，隨著載荷增加，改性后復合材料的摩擦系數呈現先升高后降低的趨勢，而磨損率則隨載荷上升而逐漸增加。與未改性的CF/PEEK相比，改性的CF/PEEK摩擦系數降低了10%，磨損率更是顯著下降，降低了70%，在固定載荷90N條件下，隨著轉速提高，摩擦系數和磨損率先降低后升高，表現出典型的摩擦學響應特征。在此工況下，改性的CF/PEEK的摩擦系數降低了15%左右，磨損率降低了55%左右。而在南京理工大學的發表的一篇相關研究中進一步證實，CF/PEEK復合材料的摩擦系數和磨損率均顯著低于純PEEK材料，展現出更優異的耐磨性能。在不同載荷與速度組合下，CF/PEEK復合材料表現出良好的摩擦學穩定性，適用于復雜服役環境。
通過掃描電鏡(SEM)觀察磨損表面形貌發現，CF/PEEK復合材料在摩擦過程中，部分PEEK基體轉移至對磨面并形成一層均勻、連續的保護性轉移膜，有效減少了金屬對磨副與復合材料之間的直接接觸，從而降低了摩擦系數和磨損率。隨著磨損時間延長，碳纖維逐漸暴露并參與承載，其高強度和自潤滑特性進一步抑制了材料的過度磨損。改性后的復合材料磨損表面損傷更輕微，纖維拔出和基體剝落現象明顯減少。改性的CF/PEEK，其磨損表面更為平整光滑，幾乎未見明顯裂紋或孔洞，顯示出卓越的抗磨損能力。
通過對碳纖維表面進行化學改性處理，可顯著提升CF/PEEK復合材料的界面結合強度，從而有效改善其摩擦磨損性能。實驗結果表明，改性后的材料不僅具有更低的摩擦系數和磨損率，且在不同工況下表現出更穩定的摩擦學行為。此外，CF/PEEK復合材料在多種載荷與速度條件下均表現出優異的耐磨穩定性，結合先進的制備與改性工藝，其性能可進一步優化。這些研究成果為CF/PEEK復合材料在航空航天、高端裝備及生物醫療等領域的廣泛應用提供了堅實的理論依據和技術支撐，也為未來高性能復合材料的設計與開發開辟了新路徑。
值得一提的是，智上新材料科技有限公司通過自主研發的界面改性技術，成功實現了CF/PEEK復合材料性能的全面提升。其改性產品在摩擦系數、磨損率及界面結合強度等關鍵指標上已達到甚至接近國際先進水平，整體性能與國外同類高端產品相當，打破了長期以來的技術壁壘，推動了我國CF/PEEK復合材料的自主化進程。其性能參數可查看其網站的數據內容。
部分數據和數據圖片來源碳纖維增強聚醚醚酮(CF/PEEK)復合材料的摩擦磨損的科研論文。
