聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用

刘蔚; 常雪伦; 贺成爽; 曲亚平; 王文波; 林岳宾

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1747

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聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用

更新时间：2026-03-06

- 聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用
- 聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用
- 太阳能学报 2026年47卷第2期页码：735-747
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- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1747
  中图分类号： TQ326
- 网络首发：2026-03-05，
  
  纸质出版：2026-03-05
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刘蔚, 常雪伦, 贺成爽, 等. 聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用[J]. 太阳能学报, 2026,47(2):735-747.

刘蔚, 常雪伦, 贺成爽, et al. 聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用[J]. 2026, 47(2): 735-747.
刘蔚, 常雪伦, 贺成爽, 等. 聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用[J]. 太阳能学报, 2026,47(2):735-747. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1747.

刘蔚, 常雪伦, 贺成爽, et al. 聚醚醚酮研究进展及在碱水制氢极框中的应用[J]. 2026, 47(2): 735-747. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-1747.

摘要

该文全面阐述了通过纤维、氧化物以及有机树脂改性对PEEK材料物理性能的影响

其中使用纤维材料可提升材料的受力均匀性和整体强度;氧化物的加入提升了材料在高温下的稳定性和使用寿命;添加树脂可降低材料的摩擦系数和磨损率。探讨了注塑成型、3D打印和热压成型等技术对PEEK性能的影响。重点介绍了PEEK材料在制氢领域的应用前景

同时在医疗、航空和汽车等领域也展现出广泛的应用潜力。

Abstract

This article systematically describes the effects of modification through fiber

oxide and organic resin on the physical properties of PEEK materials. Specifically

the use of fiber materials enhances force uniformity and overall strength; the addition of oxides improves high temperature stability and service life; while the addition of resins reduces the coefficient of friction and wear rate. Additionally

the article also explores the effects of manufacturing techniques such as injection molding

3D printing and hot press molding on the properties of PEEK. Finally

it highlights the promising prospects of PEEK materials in hydrogen production and underscores their broad application potential in medical

aerospace and automotive fields.

关键词

Keywords

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胡鹏, 李志川, 李子航, 等. 深远海原位电解海水制氢的战略及技术研究[J]. 太阳能学报, 2024, 45(8): 63-70.

张盛, 郑津洋, 戴剑锋, 等. 可再生能源大规模制氢及储氢系统研究进展[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 457-465.

周京华, 孟祥飞, 陈亚爱, 等. 基于新能源发电的电解水制氢直流电源研究[J]. 太阳能学报,2022, 43(6):389-397.

李志伟, 赵雨泽, 吴培. 碳交易机制下绿氢蓝氢协调优化对综合能源系统的影响评估[J]. 太阳能学报, 2024, 45(10): 37-47.

夏杨红, 韦巍, 程浩然, 等. 大规模可再生能源直接电解碱液制氢关键科学问题[J]. 太阳能学报, 2024, 45(7): 224-231.

程浩然, 夏杨红, 何杭航, 等. 适用于可再生能源制氢的大容量碱液电解槽建模研究[J]. 太阳能学报, 2024, 45(2): 291-299.

王俊如, 刘太楷, 宋嘉薇, 等. 碱式电解水非贵金属阴极材料研究进展[J]. 太阳能学报,2023, 44(10): 572-579.

王舜彦, 任永峰, 张小龙, 等. 基于混合电解槽自适应控制的光伏制绿氢系统研究[J]. 太阳能学报, 2024,45(7): 20-28.

熊家, 夏杨红, 程浩然, 等. 适用于光伏直驱的碱液电解制氢高效变流控制策略[J]. 太阳能学报, 2024, 45(9): 41-49.

马晓锋, 张舒涵, 何勇, 等. PEM电解水制氢技术的研究现状与应用展望[J]. 太阳能学报, 2022, 43(6): 420-427.

林永进. PEEK材料的研究与应用[J]. 大众标准化, 2023(17): 124-126.

张洪波. 等离子体改性玻璃纤维/聚醚醚酮复合材料的制备与性能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2023.

周哲. 不同碳纤维增强聚醚醚酮种植体的制备及力学性能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2023.

王浩宇. PEEK材料电特性测量及其对IGBT子模组电场分布影响研究[D]. 北京: 华北电力大学(北京), 2019.

赵婷. 玻璃纤维增强聚醚醚酮桩核材料的初步研究[D].长春: 吉林大学口腔医学, 2022.

杨琴, 汪莹, 刘逸众. 热塑性树脂聚醚醚酮(PEEK)改性研究进展[J]. 长沙航空职业技术学院学报, 2022, 22(4): 33-37.

刘俊聪, 刘爱云, 李树虎, 等. 聚醚醚酮复合材料改性研究进展[J]. 工程塑料应用, 2022, 50(2): 169-174.

侯天武, 李秉轲, 颜华, 等. 聚醚醚酮及其复合材料摩擦性能研究进展[J]. 科技资讯, 2018, 16(5): 102-104.

张磊安, 王景华, 黄雪梅, 等. 风电叶片玻璃纤维布铺层装备的运动学分析[J]. 太阳能学报, 2019, 40(5):1408-1413.

李贝, 王雪莹, 金鑫, 等. 火灾场景下碳纤维复合高压储氢装置热损伤特征研究[J]. 太阳能学报, 2022, 43(6): 398-404.

陆燕宁, 金亚伟, 李羲, 等. 风电叶片用聚氨酯/玻璃纤维混合物热解特性研究[J]. 太阳能学报, 2024, 45(11): 486-495.

徐培琦, 徐静, 宁洋, 等. 玻纤含量对聚醚醚酮/玻纤复合材料性能的影响[J]. 塑料科技, 2018, 46(6): 73-77.

候磊磊, 曲敏杰, 何俊杰, 等. 不同长径比玻纤增强PEEK复合材料的性能研究[J]. 塑料科技, 2018, 46(2): 41-46.

YANG X J, WU Y Z, WEI K, et al.Non-isothermal crystallization kinetics of short glass fiber reinforced poly (ether ether ketone) composites[J]. Materials, 2018, 11(11): 2094.

吴新明, 齐暑华, 贺捷, 等. 长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料加工工艺与力学性能的研究[J]. 航空材料学报, 2009, 29(6): 98-101.

贾婷, 宁洋, 曲敏杰, 等. 不同造粒尺寸PEEK/GF复合材料性能研究[J]. 现代塑料加工应用, 2018, 30(4): 17-19.

陈艳, 夏云, 陈辉. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料力学性能研究[J]. 广东化工, 2015, 42(18): 11-12.

LU Y, LI W S, ZHOU J F, et al.Strengthening and toughening behaviours and mechanisms of carbon fiber reinforced polyetheretherketone composites (CF/PEEK)[J]. Composites communications, 2023, 37: 101397.

WANG T, JIAO Y S, MI Z M, et al.Improving the interfacial adhesion of carbon fiber/polyether ether ketone composites by polyimide coating[J]. ChemistrySelect, 2020, 5(19): 5507-5514.

PAN L, YAPICI U.A comparative study on mechanical properties of carbon fiber/PEEK composites[J]. Advanced composite materials, 2016, 25(4): 359-374.

SEKI Y.Innovative multifunctional siloxane treatment of jute fiber surface and its effect on the mechanical properties of jute/thermoset composites[J]. Materials science and engineering: A, 2009, 508(1-2): 247-252.

ZHANG T, LIU H T, ZHANG D K, et al.Mechanical and wear properties of polyetheretherketone composites filled with basalt fibres[J]. Science and engineering of composite materials, 2019, 26(1): 317-326.

王传梅. 石英纤维增强聚醚醚酮透波复合材料的制备及其性能研究[D]. 太原: 中北大学, 2023.

赵巍. 纳米氧化物粉体/PEEK复合材料的制备工艺研究[D]. 天津: 天津大学, 2003.

MIR A H, CHAROO M S.Friction and wear characteristics of polyetheretherketone (PEEK): a review[C]//International Conference on Materials Science and Manufacturing Technology. Coimbatore, 2019.

MISHRA T K, KUMAR A, VERMA V, et al.PEEK composites reinforced with zirconia nanofiller[J]. Composites science and technology, 2012, 72(13): 1627-1631.

SAEED H M, JASSIM R K.Characterization and assessment of PEEK/silicon dioxide composite[J]. International journal of dentistry, 2023, 2023: 3343071.

曾群锋,彭旭东,李纪云.纳米氧化硅粒子和聚四氟乙烯填充聚醚醚酮复合材料的摩擦学特性研究[C]//2006全国摩擦学学术会议. 哈尔滨, 中国, 2006: 230-233.

LAI Y H, KUO M C, HUANG J C, et al.On the PEEK composites reinforced by surface-modified nano-silica[J]. Materials science and engineering: A, 2007, 458(1-2): 158-169.

GOYAL R K, NEGI Y S, TIWARI A N.High performance polymer composites on PEEK reinforced with aluminum oxide[J]. Journal of applied polymer science, 2006, 100(6): 4623-4631.

KUO M C, HUANG J C, CHEN M.Non-isothermal crystallization kinetic behavior of alumina nanoparticle filled poly (ether ether ketone)[J]. Materials chemistry and physics, 2006, 99(2-3): 258-268.

魏天月. 纳米氧化铝增强聚醚醚酮复合材料的制备、性能及生物相容性研究[D]. 武汉: 武汉理工大学, 2020.

田爱国. 纳米氧化铝粉体填充增强聚醚醚酮复合材料及其性能研究[D]. 北京: 机械科学研究院, 2002.

QIU X T, FU C L, GU A Q, et al.Preparation of high-performance PEEK anti-wear blends with melt-processable PTFE[J]. High performance polymers, 2020, 32(6): 645-654.

毕俊, 付杜, 李岩, 等. PEEK/共聚氟树脂复合材料的制备及性能研究[C]//第十六届全国复合材料学术年会, 长沙, 2010: 911-914.

VAIL J R, KRICK B A, MARCHMAN K R, et al.Polytetrafluoroethylene (PTFE) fiber reinforced polyetheretherketone (PEEK) composites[J]. Wear, 2011, 270(11-12): 737-741.

CUI W Y, RAZA K, ZHAO Z J, et al.Role of transfer film formation on the tribological properties of polymeric composite materials and spherical plain bearing at low temperatures[J]. Tribology international, 2020, 152: 106569.

王丽娜. 一种热塑性聚酰亚胺改性聚醚醚酮树脂耐热性能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2013.

易蒙. PEEK和PI及其复合材料在海水介质中的摩擦学性能研究[D]. 北京: 机械科学研究总院,2019.

YAO J N, YAO W Z, GU Y Y, et al.Thermally stable and high impact toughness chopped PI fiber-reinforced PEEK composites[J]. High performance polymers, 2020, 32(6): 655-661.

来育梅, 程茹, 章刚, 等. PEEK/PEI共混物的相容性和结晶行为研究[J]. 塑料工业, 2006, 34(6): 40-42.

莫小龙, 张园园, 李元庆, 等. 聚醚醚酮/聚醚酰亚胺合金的热学性能与力学性能[J]. 高分子材料科学与工程,2023, 39(5): 118-124.

KUMAR S, MISHRA R K, NANDI T.Experimental and theoretical investigations of the high performance blends of PEEK/PEI[J]. Journal of polymer engineering, 2018, 38(4): 351-361.

LIU H S, ZHAO Y, LI N, et al.Effect of polyetherimide sizing on surface properties of carbon fiber and interfacial strength of carbon fiber/polyetheretherketone composites[J]. Polymer composites, 2021, 42(2): 931-943.

ZHOU Z, HAN X, GAO W J, et al.Fabrication and mechanical properties of different types of carbon fiber reinforced polyetheretherketone: a comparative study[J]. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2022, 135: 105472.

WANG B W, YU S D, MAO J, et al.Effect of basalt fiber on tribological and mechanical properties of polyether-ether-ketone (PEEK) composites[J]. Composite structures, 2021, 266: 113847.

胡影. 氧化锌/碳纤维/聚醚醚酮复合材料的制备及性能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2017.

郭芳, 黄硕, 刘宁, 等. 三维打印纳米二氧化钛/聚醚醚酮复合材料的生物力学性能[J]. 山西医科大学学报,2021, 52(6): 748-752.

TIWARI S, BAG D S, MISHRA P, et al.High-performance PPS/PEEK blend and its composites with milled carbon fiber: study on their mechanical, thermal and dielectric properties[J]. Polymer composites, 2024, 45(13): 11845-11859.

刘磊, 马方方, 夏彬, 等. 聚醚醚酮/碳化硅复合材料的结构及性能[J]. 高分子材料科学与工程, 2023, 39(11): 75-81.

郑娟. 基于FDM的聚醚醚酮/碳纳米管复合材料的制备及性能研究[D]. 上海: 东华大学, 2020.

PUÉRTOLAS J A, CASTRO M, MORRIS J A, et al. Tribological and mechanical properties of graphene nanoplatelet/PEEK composites[J]. Carbon, 2019, 141: 107-122.

姜文龙. 基于纳米石墨微片制备的聚醚醚酮复合材料及其摩擦学性能研究[D]. 长春: 吉林大学, 2015.

UDDIN M N, DHANASEKARAN P S, ASMATULU R.Mechanical properties of highly porous PEEK bionanocomposites incorporated with carbon and hydroxyapatite nanoparticles for scaffold applications[J]. Progress in biomaterials, 2019, 8(3): 211-221.

高亮, 白钰, 高军鹏, 等. 聚醚醚酮复合材料制备技术在医疗领域中的应用进展[J]. 复合材料科学与工程,2024(1): 111-118.

兰允祥. PEEK的注塑成型工艺及其性能研究[J]. 化工设计通讯, 2021, 47(5): 109-110.

刘妍, 杜潮, 侯树涛. 短碳纤维增强聚醚醚酮注塑成型进气道的性能[J]. 宇航材料工艺, 2022, 52(4): 58-61.

FENG Y T, WANG L, MI H Y, et al.Fabrication of polyether-ether-ketone foams with superior properties and mitigated weld lines by microcellular injection molding[J]. Advanced engineering materials, 2022, 24(3): 2100766.

周子彦. 连续碳纤维增强聚醚酮酮复合材料的3D打印制备及性能研究[D]. 上海: 东华大学, 2022.

DHAKAL N, ESPEJO C, MORINA A, et al.Tribological performance of 3D printed neat and carbon fiber reinforced PEEK composites[J]. Tribology international, 2024, 193: 109356.

SCHMIDT M, POHLE D, RECHTENWALD T.Selective laser sintering of PEEK[J]. CIRP annals, 2007, 56(1): 205-208.

沈镇, 秦滢杰, 陈书华, 等. 炭纤维/聚醚醚酮复合材料的激光原位成型工艺探究[J]. 固体火箭技术, 2019, 42(2): 229-233.

ROUWAY M, NACHTANE M, TARFAOUI M, et al.3D printing: rapid manufacturing of a new small-scale tidal turbine blade[J]. The international journal of advanced manufacturing technology, 2021, 115(1): 61-76.

LI T, SONG Z Y, YANG X F, et al.Influence of processing parameters on the mechanical properties of peek plates by hot compression molding[J]. Materials, 2023, 16(1): 36.

逄显娟, 岳世伟, 黄素玲, 等. 烧结温度对快速热压烧结PEEK材料结构及力学、热学和摩擦学性能的影响[J]. 材料热处理学报, 2023, 44(8): 43-50.

EREMIN A V, BURKOV M V, BOGDANOV A A, et al.Impact behavior and residual strength of PEEK/CF-laminated composites with various stacking sequences[J]. Polymers, 2024, 16(5): 717.

叶红强, 李欣欣, 周永胜. 一体化可摘局部义齿的数字化设计与制作及其适合性评价[C]//第十五次全国口腔医学计算机应用学术研讨会. 南宁, 中国, 2017: 47.

孙瑜, 杨涛, 杜宇, 等. CF/PEEK复合材料超声辅助铣削力和表面质量研究[J]. 宇航材料工艺, 2023, 53(5): 84-89.

DORF T, FERRER I, CIURANA J.Characterizing ultrasonic micro-molding process of polyetheretherketone (PEEK)[J]. International polymer processing, 2018, 33(4): 442-452.

聂知力. 新型碱性电解槽实验研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2023.

路文龙, 白雪. 一种电解水制氢电解槽密封组件及制备方法: CN202311847814.4[P].2024-04-12.

李锦冠, 宋军捷, 李凤文. 水电解制氢的电极板及其制法: CN201210317434.5[P].2012-12-19.

包秀敏. 一种一体式的电解槽用塑料极框:CN202121840180.6[P].2022-01-04.

张春荣, 卓璇.一种复合极框和电解槽:CN202221073481.5[P].2022-11-15.

WU G, LIN S J, HSU I C, et al.Study of high performance sulfonated polyether ether ketone composite electrolyte membranes[J]. Polymers, 2019, 11(7): 1177.

彭静, 范锡财. 一种磺化聚醚醚酮-锆基金属有机框架复合膜及其制备方法和应用: CN202410022895.2[P].2024-04-05.

胡恒伟, 刘翰, 王克俭, 等. 磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备及性能[J]. 电源技术, 2021, 45(11): 1405-1408.

宋勋, 贾玉婷, 张睫灵, 等. 磺化双酚芴型聚醚醚酮质子交换膜的制备及其在钒流电池中的应用[J]. 应用化学, 2020, 37(8): 912-922.

王倩, 杨康宁, 翟绍雄, 等. 基于磺化金属有机骨架的复合质子交换膜的制备及其性能[J]. 石油化工, 2022, 51(3): 285-290.

王克军, 郭卫春, 唐谨, 等. 短碳纤维增强聚醚醚酮为全髋假体材料的生物相容性及力学性能[J]. 中国组织工程研究与临床康复, 2011, 15(34): 6351-6354.

HAN X T, YANG D, YANG C C, et al.Carbon fiber reinforced PEEK composites based on 3D-printing technology for orthopedic and dental applications[J]. Journal of clinical medicine, 2019, 8(2): 240.

宋海蓝, 刁英洁, 郑榆槿, 等. 油润滑下短碳纤维强化PEEK齿轮接触疲劳试验研究[J]. 实验技术与管理, 2023, 40(5): 18-23.

张辉, 方良超, 陈奇海, 等. 聚醚醚酮在航空航天领域的应用[J]. 新技术新工艺, 2018(10): 5-8.

YAO C X, QI Z C, CHEN W L, et al.Experimental study on CF/PEEK thermoplastic fastener: effects of fastener matrix crystallinity and fibre content on the strength of single-lap joint[J]. Composites part B: engineering, 2021, 213: 108737.

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