隨著高分子材料在光學(xué)、包裝、汽車及建筑裝飾等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，市場對其表面質(zhì)量的要求越來越高。刮擦是尖銳硬物在材料表面滑動時產(chǎn)生的一種力學(xué)變形和破壞行為。多維復(fù)雜應(yīng)力的作用使材料表面因塑性變形而形成可見劃痕，從而對材料的美觀性、完整性和持久性帶來負(fù)面影響。因此，高分子材料的耐刮擦性能逐漸受到工業(yè)界的特別關(guān)注。近年來，隨著刮擦測試相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的建立以及計算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展，人們開始圍繞刮擦過程中的一些基本科學(xué)問題進(jìn)行深入探索和研究，對高分子材料的刮擦破壞模式與機(jī)理、材料內(nèi)在多層次結(jié)構(gòu)與刮擦性能關(guān)系等方面的理解也日趨深入，為高分子材料的耐刮擦性能改性提供了重要的理論和實驗依據(jù)。隨著該領(lǐng)域的不斷豐富和發(fā)展，高分子材料表面刮擦研究已逐漸發(fā)展成為集力學(xué)、材料學(xué)、材料加工、儀器設(shè)計與制造、計算機(jī)模擬等多學(xué)科交叉的研究方向，對高分子材料的基礎(chǔ)研究與工程應(yīng)用具有重要意義。
四川大學(xué)高分子研究所郭少云教授在《高分子學(xué)報》2018年第10期即將發(fā)表的綜述中系統(tǒng)評述了國內(nèi)外對高分子材料刮擦行為的研究進(jìn)展。從高分子材料刮擦性能測試和表征方法、刮擦過程中的變形與破壞機(jī)理、刮擦行為的影響因素以及耐刮擦改性方法等方面進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，并進(jìn)一步對當(dāng)前高分子材料刮擦研究的不足和未來的主要研究方向進(jìn)行了展望。
高分子中材料表面在刮擦過程受到多維復(fù)雜應(yīng)力的作用，且高分子獨特的多層次結(jié)構(gòu)使得影響其刮擦行為的因素眾多，因此國內(nèi)外在高分子材料表面刮擦領(lǐng)域的研究大多以刮擦測試方法和材料工程改性為主，涉及到高分子材料非線性力學(xué)性能特點和刮擦破壞機(jī)理的基礎(chǔ)研究還較為缺乏，對刮擦機(jī)理的認(rèn)識仍有待進(jìn)一步深入。此外，雖然目前已經(jīng)發(fā)展了多種耐刮擦改性方法和技術(shù)，但在實際使用過程中當(dāng)受到較大的外界荷載時，即使具有優(yōu)良耐刮擦性能的高分子材料仍然可能形成刮痕而對其外觀和性能造成不利影響。
因此，作者認(rèn)為，高分子材料刮擦研究未來主要的方向是：
(1) 復(fù)雜條件和環(huán)境下高分子材料的刮擦行為研究。高分子材料在實際服役過程中會受到熱、氧、水、光、微生物和化學(xué)介質(zhì)等多種環(huán)境因素的綜合作用，在這些因素長時間的影響下，其表面結(jié)構(gòu)可能會發(fā)生較大的變化從而改變其刮擦行為。因此高分子材料刮擦的進(jìn)一步研究需要考慮各種環(huán)境變量的影響。
(2) 高分子材料耐刮擦改性的新思路和新策略。常規(guī)耐刮擦改性方法著重于增強(qiáng)高分子材料抵抗刮擦形變的能力，而通過分子或結(jié)構(gòu)設(shè)計使其表面已經(jīng)產(chǎn)生的刮痕能夠快速有效地進(jìn)行自修復(fù)正成為一個新興的研究方向。
(3) 刮擦行為的計算機(jī)模擬與預(yù)測。隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，將實驗測試與計算機(jī)建模及有限元分析相結(jié)合，建立可預(yù)測復(fù)雜環(huán)境(溫度、應(yīng)力、濕度、載荷等)下刮擦行為的本構(gòu)模型，對深入認(rèn)識和理解高分子材料的耐刮擦機(jī)理，建立材料內(nèi)在多層次結(jié)構(gòu)與刮擦性能的關(guān)系具有重要意義。
論文鏈接：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180089guoshaoyun.pdf
