摩擦材料是應用在動力機械和裝備中起制動、傳動、減速、駐車等作用的功能材料[1],如汽車的剎車片(制動) 和離合器面片( 傳動)等。 從化學組成看,摩擦材料是高分子復合材料,由高分子粘結劑(樹脂和橡膠)、增強纖維( 如玻璃纖維、鋼纖維、碳纖維等) 、摩擦性能調節劑和填料等構成。 摩擦材料多用在汽車工業中,是汽車的關鍵安全部件,摩擦材料性能的好壞直接關系著人民群眾的生命和財產安全。
本文以中國知網 (CNKI) 所屬的中國學術期刊網絡出版總庫(CAJD)作為數據來源,對其收錄的 2001- 2015 年摩擦材料研究論文進行統計和分析,以揭示我國摩擦材料的研究現狀和趨勢,從而為摩擦材料的研發提供有益的借鑒和幫助。
1 數據與方法
CNKI- CAJD 是世界上最大的中國學術期刊全文數據庫, 基于CNKI- CAJD 統計分析摩擦材料研究文獻, 其結果能較全面地反映我國在該領域的研究現狀。 本文以“ 摩擦材料”為主題詞進行檢索,時間區間為 2001- 2015 年,檢索時間為 2015 年 10 月 3 日,獲得摩擦材料文獻合計 1515 篇。 將所得文獻以年代、來源刊、作者、關鍵詞等進行統計,采用均一統計法,即把 1 篇文獻的所有作者同等看待。
2 結果與分析
2.1 年度分布
2001- 2015 年 CNKI- CAJD 數 據庫 收 錄 摩擦 材料研 究 論 文1515 篇 , 其 中 :2001 年 55 篇 、2002 年 91 篇 、2003 年 106 篇 、2004年 104 篇、2005 年 103 篇、2006 年 115 篇、2007 年 124 篇、2008 年109 篇 、2009 年 94 篇 、2010 年 100 篇 、2011 年 103 篇 、2012 年 111篇、2013 年 124 篇、2014 年 101 篇、2015 年 75 篇,以 2001- 2014 年計算年均增長率約為 4.79%,摩擦材料的研究呈現出平穩發展的趨勢。
2.2 期刊分布
統計分析不同期刊在 2001- 2015 年刊載摩擦材料研究論文的數量, 載文量前 14 位的期刊與發文量及其所占摩擦材料研究論文總數的百分比見表 1,其中載文量最多的前三種期刊分別是《 非金屬礦》、《 潤滑與密封》和《 摩擦學學報》,刊載摩擦材料研究論文合計253 篇,占論文總數的 16.7%. 14 種期刊刊載摩擦材料研究論文合計 458 篇,占論文總數的 30.2%,平均一種期刊刊載 32.7 篇。 根據文獻計量學的基本定律, 這 14 種期刊屬于摩擦材料研究領域的核心期刊。
2.3 作者分布
統計分析 2001- 2015 年摩擦材料論文的作者分布,發文量最多的作者是西北工業大學的付業偉,發文量 28 篇。 根據著名學者普賴斯(Price)提出的計算公式: M = 0.749 (Nmax)1/2,式 中 ,M為論文篇數,Nmax為統計年限中最高產作者的論文數, 發文量大于M 篇的人才可稱為該領域核心作者或多產作者[2]. 此處 Nmax= 28,代入公式可得 M值為 3.96. 按照取整原則,M整數值為 4,即在摩擦材料研究領域中發文量 4 篇或以上的作者, 才可被看作該領域的核心作者。 表 3 列出了 2001- 2015 年發表摩擦材料論文數量前 14位的作者,其發文量均在 14 篇及以上,故均為核心作者。 在 14 位核心作者中,出現多位作者來自同一機構的情況,如付業偉、李賀軍、費杰均來自西北工業大學,姚萍屏、熊翔則都來自中南大學,表明在一些核心機構中形成了相對集中的研究團體。
2.4 研究熱點分析
關鍵詞是對文獻的研究對象、方法、內容、目的等的高度概括,從關鍵詞分布可以看出該領域的研究熱點、 創新點以及發展趨勢等。 表 3 列出了頻次在 18 次以上的關鍵詞合計 24 個,在這些關鍵詞中,涉及摩擦材料性能的關鍵詞出現最多,有“ 摩擦磨損”、“ 磨損率”、“ 熱衰退”等 10 個,表明性能是摩擦材料的一個重要研究熱點。
為了保證制動和傳動的可靠性, 摩擦材料一般需滿足以下性能要求:具有足夠而穩定的摩擦系數,以達到有效的制動、傳動效果;較低的磨損率, 以延長使用壽命;較高的機械強度,以保證足夠的安全系數;低噪聲、無毒,以利于健康和環保[3].摩擦材料根據其制造工藝有粉末冶金摩擦材料、紙基摩擦材料等的區分。 銅基摩擦材料是采用粉末冶金工藝制造的以銅或銅合金為主要組分的摩擦材料。 而紙基摩擦材料由增強纖維、高分子粘結劑、摩擦性能調節劑等組成,因采用類似造紙的方式生產而被稱為“ 紙基”[4]. 除了用于汽車的剎車片和離合器外,在超聲電機中的應用也是摩擦材料的一個研究熱點[5].
3 結論
隨著科技的發展和社會的進步,對摩擦材料的性能要求越來越高,如山區路況和一些重載車型要求摩擦材料能長期耐受 380℃以上高溫,而摩擦材料所用的有機粘結劑酚醛樹脂一般很難達到這一溫度,因此對摩擦材料用酚醛樹脂進行耐熱改性一直是摩擦材料的一個重要研究方向。 同時隨著人們環保意識的增強,無石棉摩擦材料已經漸漸成為主流,尋求無毒、可再生、低成本的原料以及清潔的生產工藝也將將成為受人關注的研究方向。
參考文獻
[1] 肖 永清 . 國 外汽車使用的摩擦材料及其發展 [J]. 化 工科技市場 ,2008,31(5):34-40.
[2]鐘文娟?;谄召囁苟膳c綜合指數法的核心作者測評[J].科 技管理研究,2012(2):57-60.
[3]叢 培紅,吳 行陽,劉 旭軍,等。摩擦材料用有機粘接劑的研究與進展[J].高分子材料科學與工程,2012,28(1):180-183.
[4] 楊瑞麗, 付業偉。 紙基摩擦材料的國內研究進展 [J]. 材 料導報,2006,20(10):17-20.
[5]曲 建俊,王 彥利。超聲波電機用摩擦材料的研究進展 [J].摩 擦學學報,2010,30(5):513-520.