CN115234589B - 一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于摩擦材料技术领域，公开了一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用。该仿生摩擦材料包括增强层、增韧阻尼层和耐磨层，增韧阻尼层位于中间；增强层包括：钢纤维、羧甲基纤维素、硬脂酸、树脂和填料；增韧阻尼层包括：改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、纳米氧化铝和填料；耐磨层包括：片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸盐和硼改性树脂。本发明提供的仿生摩擦材料，通过对各层材料组分的控制，三层结构有机配合，其综合性能优异，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。本发明提供的仿生摩擦材料，其制备方法简单，能够广泛应用于制动材料中。

Description

一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种仿生摩擦材料及其制备方法和应用。
背景技术
摩擦材料是一种高分子三元复合材料，是物理与化学复合体。摩擦材料是由高分子粘结剂(树脂与橡胶)、增强纤维和摩擦性能调节剂三大类组成，经一系列生产加工而制成的制品。摩擦材料从结构上讲，一般分为两层，分别是摩擦层和底料层。其中底料层保证粘接强度，摩擦层则实现摩擦性能。
在使用中，高温工况、持续性摩擦等都会使摩擦材料的各项性能发生不利的变化，如摩擦系数下降，磨损严重，以及机械强度下降等。性能的好坏与摩擦材料的组成，以及摩擦材料的具体结构息息相关。摩擦材料在使用中还会产生噪音，因此减少摩擦材料在使用中的噪音也是材料制备中关注的问题之一。
目前，市面上的摩擦材料较多，按照材料材质分类，分为石棉摩擦材料和无石棉摩擦材料，其中无石棉摩擦材料包括半金属摩擦材料、NAO摩擦材料、粉末冶金摩擦材料、碳纤维摩擦材料。但是目前的摩擦材料仍然无法很好地兼顾剪切强度、噪音、摩擦性能和耐磨性的综合性能，往往是单方面性能优异，其他方面的性能较差。
因此，亟需提供一种综合性能优异的摩擦材料，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种仿生摩擦材料，其综合性能优异，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。
本发明第一方面提供了一种仿生摩擦材料。
具体地，一种仿生摩擦材料，包括增强层、增韧阻尼层和耐磨层，所述增韧阻尼层位于所述增强层和所述耐磨层之间；
所述增强层包括以下组分：钢纤维、羧甲基纤维素、硬脂酸、树脂和填料；
所述增韧阻尼层包括以下组分：改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、纳米氧化铝和填料；
所述耐磨层包括以下组分：片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸盐和硼改性树脂。
本发明提供的仿生摩擦材料，中间层是由改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和纳米氧化铝等韧性材料组成的增韧阻尼层，外层分别为由纤维材料组成的增强层和磷片状材料组成的耐磨层。其中在增韧阻尼层中，改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙以一定比例形成一种类似非牛顿流体的阻尼结构，从而起到吸收摩擦振动。在增强层中，羧甲基纤维素和硬脂酸包覆于钢纤维表面，从而在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层，该层为骨骼仿生，类似于骨骼外层的软骨，能防止钢纤维在摩擦中产生噪音，分散局部应力，防止应力集中，并起柔性缓冲作用；该仿生结构再与树脂和填料均匀分布，能够有效降低噪音，提高剪切强度。在耐磨层中，采用磷片状云母、碳酸钙、石墨、铁粉、氧化铝和钛酸盐仿穿山甲等动物表皮结构，具有二维增强结构；所采用的鳞片状结构相互配合，质轻且耐磨，不易在摩擦过程中破裂。其中片状铁粉和片状氧化铝能在耐磨的同时提高摩擦系数；片状云母、片状石墨等，具备润滑作用，能够进一步降低摩擦中的噪音，并减少磨损。
优选地，在所述增强层中，所述钢纤维的直径为0.05-0.3mm，所述钢纤维的长度为5-30mm；进一步优选地，在所述增强层中，所述钢纤维的直径为0.1-0.2mm，所述钢纤维的长度为10-20mm。
优选地，在所述增强层中，所述树脂为硅酸改性酚醛树脂。如南通住友电木有限公司提供的硅酸改性酚醛树脂PR54529。
优选地，在所述增强层中，所述填料包括蒙脱土、白碳黑、硫酸钡、芳纶中的至少一种；进一步优选地，在所述增强层中，所述填料包括蒙脱土、白碳黑、硫酸钡和芳纶。
优选地，按重量份计，所述增强层包括以下组分：30-70份钢纤维、1-8份羧甲基纤维素、0.5-5份硬脂酸、5-20份树脂和15-50填料；进一步优选地，按重量份计，所述增强层包括以下组分：40-60份钢纤维、2-5份羧甲基纤维素、1-4份硬脂酸、6-12份树脂和19-40填料。
更优选地，按重量份计，所述增强层包括以下组分：40-60份钢纤维、2-5份羧甲基纤维素、1-4份硬脂酸、6-12份硅酸改性酚醛树脂、5-10份蒙脱土、2-5份白碳黑、10-20份硫酸钡和2-5份芳纶。
优选地，在所述增韧阻尼层中，所述改性酚醛树脂为妥尔油改性酚醛树脂。如济南圣泉海沃斯树脂有限公司提供的妥尔油改性酚醛树脂T01。
优选地，在所述增韧阻尼层中，所述填料包括沸石、粉煤灰漂珠、芳纶中的至少两种；进一步优选地，在所述增韧阻尼层中，所述填料包括沸石、粉煤灰漂珠和芳纶。
优选地，按重量份计，所述增韧阻尼层包括以下组分：20-50份改性酚醛树脂、5-20份聚丙烯酸酯、5-10份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、5-10份纳米氧化铝和10-35份填料；进一步优选地，按重量份计，所述增韧阻尼层包括以下组分：20-40份改性酚醛树脂、5-15份聚丙烯酸酯、5-10份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、5-10份纳米氧化铝和12-30份填料。
更优选地，按重量份计，所述增韧阻尼层包括以下组分：20-40份妥尔油改性酚醛树脂、5-15份聚丙烯酸酯、5-10份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、5-10份沸石、5-10份粉煤灰漂珠、5-10份纳米氧化铝、2-5份芳纶。
优选地，在所述耐磨层中，所述硼改性树脂为硼酸改性酚醛树脂。具体的可以是由济南圣泉海沃斯树脂有限公司提供的硼酸改性酚醛树脂PF6700。
优选地，在所述耐磨层中，所述片状钛酸盐为片状钛酸钾。
优选地，按重量份计，所述耐磨层包括以下组分：2-15份片状云母、2-15份剥片碳酸钙、5-20份片状石墨、15-35份片状铁粉、5-20份片状氧化铝、15-35份片状钛酸盐和5-20份硼改性树脂；进一步优选地，按重量份计，所述耐磨层包括以下组分：5-10份片状云母、5-10份剥片碳酸钙、5-15份片状石墨、20-30份片状铁粉、5-15份片状氧化铝、20-30份片状钛酸盐和5-15份硼改性树脂。
优选地，所述增韧阻尼层与所述增强层和所述耐磨层的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)；进一步优选地，所述增韧阻尼层与所述增强层和所述耐磨层的质量比为(1-2)：(1-2)：(1-2)；更优选地，所述增韧阻尼层与所述增强层和所述耐磨层的质量比为(1-1.5)：(1-1.5)：(1-1.5)；最优选地，所述增韧阻尼层与所述增强层和所述耐磨层的质量比为1：1：1。
本发明第二方面提供了一种仿生摩擦材料的制备方法。
具体地，一种仿生摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
分别制备增强层混合料、增韧阻尼层混合料和耐磨层混合料；然后将所述增强层混合料、所述增韧阻尼层混合料和所述耐磨层混合料从下至上依次铺在模具内，加压，得坯体；然后将所述坯体固化，制得所述摩擦材料。
优选地，所述加压的过程为加压至250-300Kg/cm2，保持3-5min。
优选地，所述固化的温度为130-180℃；所述固化的压力为150-200kg/cm2，所述固化的时间为5-30min；进一步优选地，所述固化的温度为140-160℃；所述固化的压力为150-200kg/cm2，所述固化的时间为5-20min。
更为具体地，一种仿生摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述钢纤维、所述硬脂酸和所述羧甲基纤维素混合，球磨；然后加入所述树脂和所述填料，混合，干燥，制得所述增强层混合料；
将所述改性酚醛树脂、所述聚丙烯酸酯、所述硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和所述纳米氧化铝混合，球磨；然后加入填料，混合，制得所述增韧阻尼层混合料；
将所述片状云母、所述剥片碳酸钙、所述片状石墨、所述片状铁粉、所述片状氧化铝、所述片状钛酸盐和硼改性树脂混合，制得所述耐磨层混合料；
将所述增强层混合料、所述增韧阻尼层混合料和所述耐磨层混合料从下至上依次铺在模具内，加压，得坯体；再将所述坯体固化，制得所述摩擦材料。
在所述增强层混合料的制备中，先将所述钢纤维、所述硬脂酸和所述羧甲基纤维素混合，通过球磨的方式，使钢纤维被羧甲基纤维素和硬脂酸包覆，在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层，实现骨骼仿生；然后再加入所述树脂和所述填料，有利于均匀分布，降低噪音和提高剪切强度。
优选地，在所述增强层混合料的制备中，所述球磨的转速为20-50rpm，所述球磨的时间为10-30min。
本发明第三方面提供了一种仿生摩擦材料的应用。
具体地，一种仿生摩擦材料在制动材料中的应用。
一种刹车片，包含上述仿生摩擦材料。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的仿生摩擦材料，中间层为韧性材料组成的增韧阻尼层，外层分别为由纤维材料组成的增强层和磷片状材料组成的耐磨层。通过对各层材料组分的控制，三层结构有机配合，使制备的仿生摩擦材料综合性能优异，具有良好的剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性能。其中增韧阻尼层和增强层主要起到提高摩擦材料的机械性能和减少噪音的作用，增强层通过骨骼仿生能防止钢纤维在摩擦中产生噪音，有效降低噪音，提高剪切强度；增韧阻尼层起到增韧阻尼和吸收振动噪音的作用；而耐磨层通过采用磷片状材料仿生穿山甲动物，不仅耐磨，且能提高摩擦系数。
(2)本发明提供的仿生摩擦材料，其制备方法简单，能够广泛应用于制动材料中。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例和对比例中，液体硅酸改性酚醛树脂购买于济南圣泉海沃斯树脂有限公司；妥尔油改性酚醛树脂购买于济南圣泉海沃斯树脂有限公司；硬脂酸插层改性纳米碳酸钙购买于济南圣泉海沃斯树脂有限公司；剥片碳酸钙购买于山东嘉泽纳米科技有限公司；硅酸改性酚醛树脂PR54529购买于南通住友电木有限公司，硼改性酚醛树脂PF6700购买于济南圣泉海沃斯树脂有限公司；纳米氧化铝P2#购买于郑州铝业股份有限公司；妥尔油改性酚醛树脂T01购买于济南圣泉海沃斯树脂有限公司。其他原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1
一种仿生摩擦材料，由增强层、增韧阻尼层和耐磨层组成，增韧阻尼层位于增强层和耐磨层之间，三者质量比约为1:1:1。
其中增强层由以下组分组成：60份钢纤维(直径0.1-0.2mm，长度10-20mm)、12份硅酸改性酚醛树脂PR54529、5份蒙脱土、2份羧甲基纤维素、1份硬脂酸、5份白碳黑、20份硫酸钡和5份芳纶；
增韧阻尼层由以下组分组成：25份妥尔油改性酚醛树脂T01、15份聚丙烯酸钠、8份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、8份沸石、5份粉煤灰漂珠、10份纳米氧化铝(50-500nm)和5份芳纶；
耐磨层由以下组分组成：5份片状云母、5份剥片碳酸钙、15份片状石墨、30份片状铁粉、5份片状氧化铝、30份片状钛酸钾和15份硼改性酚醛树脂PF6700。
该仿生摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
将钢纤维、硬脂酸，以及羧甲基纤维素水溶液混合，置于行星式球磨机中，采用钢球以50rpm的转速，球磨15min，使钢纤维表面被硬脂酸和羧甲基纤维素包覆，从而在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层；然后加入硅酸改性酚醛树脂PR54529、蒙脱土、白碳黑、硫酸钡和芳纶，在搅拌机中搅拌30分钟；再烘干至水分<1％，得到增强层混合料；
将妥尔油改性酚醛树脂T01、聚丙烯酸钠、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和纳米氧化铝，混合，置于球磨机内球磨10分钟，然后再加入沸石、粉煤灰漂珠和芳纶，在搅拌机中搅拌3分钟，得到增韧阻尼层混合料；
将片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸钾、硼改性酚醛树脂PF6700，在混料机中混合5分钟，得到耐磨层混合料；
将按照质量比为1:1:1，在预成型模具里把增强层混合料平铺在底层，然后在增强层混合料上平铺增韧阻尼层混合料，最后将耐磨层混合料平铺在最上层，加压，得到坯体；再将坯体放在加热到150℃的模具里，用180kg/cm2的压力加压固化10分钟，得到仿生摩擦材料。
实施例2
一种仿生摩擦材料，由增强层、增韧阻尼层和耐磨层组成，增韧阻尼层位于增强层和耐磨层之间，三者质量比约为1:1:1。
其中增强层由以下组分组成：40份钢纤维(直径0.1-0.2mm，长度10-20mm)、6份硅酸改性酚醛树脂PR54529、10份蒙脱土、4份羧甲基纤维素、3份硬脂酸、2份白碳黑、15份硫酸钡和2份芳纶；
增韧阻尼层由以下组分组成：35份妥尔油改性酚醛树脂T01、5份聚丙烯酸钠、9份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、6份沸石、8份粉煤灰漂珠、5份纳米氧化铝(50-500nm)和2份芳纶；
耐磨层由以下组分组成：9份片状云母、10份剥片碳酸钙、5份片状石墨、20份片状铁粉、15份片状氧化铝、20份片状钛酸钾和10份硼改性酚醛树脂PF6700。
该仿生摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
将钢纤维、硬脂酸，以及羧甲基纤维素水溶液混合，置于行星式球磨机中，采用钢球以50rpm的转速，球磨15min，使钢纤维表面被硬脂酸和羧甲基纤维素包覆，从而在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层；然后加入硅酸改性酚醛树脂PR54529、蒙脱土、白碳黑、硫酸钡和芳纶，在搅拌机中搅拌30分钟；再烘干至水分<1％，得到增强层混合料；
将妥尔油改性酚醛树脂T01、聚丙烯酸钠、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和纳米氧化铝，混合，置于球磨机内球磨10分钟，然后再加入沸石、粉煤灰漂珠和芳纶，在搅拌机中搅拌3分钟，得到增韧阻尼层混合料；
将片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸钾、硼改性酚醛树脂PF6700，在混料机中混合5分钟，得到耐磨层混合料；
将按照质量比为1:1:1，在预成型模具里把增强层混合料平铺在底层，然后在增强层混合料上平铺增韧阻尼层混合料，最后将耐磨层混合料平铺在最上层，加压，得到坯体；再将坯体放在加热到150℃的模具里，用180kg/cm2的压力加压固化10分钟，得到仿生摩擦材料。
实施例3
一种仿生摩擦材料，由增强层、增韧阻尼层和耐磨层组成，增韧阻尼层位于增强层和耐磨层之间，三者质量比约为1:1:1。
其中增强层由以下组分组成：50份钢纤维(直径0.1-0.2mm，长度10-20mm)、8份硅酸改性酚醛树脂PR54529、7份蒙脱土、3份羧甲基纤维素、2份硬脂酸、3份白碳黑、15份硫酸钡和3份芳纶；
增韧阻尼层由以下组分组成：25份妥尔油改性酚醛树脂T01、8份聚丙烯酸钠、6份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、6份沸石、5份粉煤灰漂珠、7份纳米氧化铝(50-500nm)和5份芳纶；
耐磨层由以下组分组成：8份片状云母、8份剥片碳酸钙、10份片状石墨、25份片状铁粉、8份片状氧化铝、25份片状钛酸钾和8份硼改性酚醛树脂PF6700。
该仿生摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
将钢纤维、硬脂酸，以及羧甲基纤维素水溶液混合，置于行星式球磨机中，采用钢球以50rpm的转速，球磨15min，使钢纤维表面被硬脂酸和羧甲基纤维素包覆，从而在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层；然后加入硅酸改性酚醛树脂PR54529、蒙脱土、白碳黑、硫酸钡和芳纶，在搅拌机中搅拌30分钟；再烘干至水分<1％，得到增强层混合料；
将妥尔油改性酚醛树脂T01、聚丙烯酸钠、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和纳米氧化铝，混合，置于球磨机内球磨10分钟，然后再加入沸石、粉煤灰漂珠和芳纶，在搅拌机中搅拌3分钟，得到增韧阻尼层混合料；
将片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸钾、硼改性酚醛树脂PF6700，在混料机中混合5分钟，得到耐磨层混合料；
将按照质量比为1:1:1，在预成型模具里把增强层混合料平铺在底层，然后在增强层混合料上平铺增韧阻尼层混合料，最后将耐磨层混合料平铺在最上层，加压，得到坯体；再将坯体放在加热到150℃的模具里，用180kg/cm2的压力加压固化10分钟，得到仿生摩擦材料。
实施例4
一种仿生摩擦材料，由增强层、增韧阻尼层和耐磨层组成，增韧阻尼层位于增强层和耐磨层之间，三者质量比约为1:1.5:2。
其中增强层由以下组分组成：60份钢纤维(直径0.1-0.2mm，长度10-20mm)、12份硅酸改性酚醛树脂PR54529、5份蒙脱土、2份羧甲基纤维素、1份硬脂酸、5份白碳黑、20份硫酸钡和5份芳纶；
增韧阻尼层由以下组分组成：25份妥尔油改性酚醛树脂T01、15份聚丙烯酸钠、8份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、8份沸石、5份粉煤灰漂珠、10份纳米氧化铝(50-500nm)和5份芳纶；
耐磨层由以下组分组成：5份片状云母、5份剥片碳酸钙、15份片状石墨、30份片状铁粉、5份片状氧化铝、30份片状钛酸钾和15份硼改性酚醛树脂PF6700。
该仿生摩擦材料的制备方法，包括以下步骤：
将钢纤维、硬脂酸，以及羧甲基纤维素水溶液混合，置于行星式球磨机中，采用钢球以50rpm的转速，球磨15min，使钢纤维表面被硬脂酸和羧甲基纤维素包覆，从而在钢纤维表面形成一层柔性的包覆层；然后加入硅酸改性酚醛树脂PR54529、蒙脱土、白碳黑、硫酸钡和芳纶，在搅拌机中搅拌30分钟；再烘干至水分<1％，得到增强层混合料；
将妥尔油改性酚醛树脂T01、聚丙烯酸钠、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和纳米氧化铝，混合，置于球磨机内球磨10分钟，然后再加入沸石、粉煤灰漂珠和芳纶，在搅拌机中搅拌3分钟，得到增韧阻尼层混合料；
将片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸钾、硼改性酚醛树脂PF6700，在混料机中混合5分钟，得到耐磨层混合料；
将按照质量比为1:1.5:2，在预成型模具里把增强层混合料平铺在底层，然后在增强层混合料上平铺增韧阻尼层混合料，最后将耐磨层混合料平铺在最上层，加压，得到坯体；再将坯体放在加热到150℃的模具里，用180kg/cm2的压力加压固化10分钟，得到仿生摩擦材料。
对比例1
将实施例1中增强层混合料、增韧阻尼层混合料和耐磨层混合料，按照质量比为1:1:1,称量，加入混料机中，混合20分钟；然后置于预成型模具里，加压得到坯体；再将坯体放在加热到150℃的模具里，用180kg/cm2的压力加压固化10分钟，得到仿生摩擦材料。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，将实施例1中耐磨层组分中的片状材料全部替换为的等量的粉末材料(过60目筛)，其余层的组分，以及其他制备方法均同实施例1。
产品效果测试
将实施例1-4和对比例1-2制备的仿生摩擦材料进行性能测试，按照SAE2522中的方法测试摩擦性能，包括平均摩擦系数、第一次衰退摩擦系数、第二次衰退摩擦系数和重量磨损；按照SAEJ2521测试噪音，按照GB/T 22309-2008的方法测试剪切强度。
表1
由表1可知，当将各种料直接混合，制备摩擦材料时，其剪切强度、噪音性能、摩擦性能均急剧下降。当将耐磨层组分中的片状材料全部替换为的等量的粉末材料时，粉状材料较易在摩擦中脱落，导致磨损增加，也会影响摩擦系数，降低使用寿命。
实验还发现，当实施例1、2、3中摩擦材料不含有增强层，其余层的组分以及制备方法同实施例时，剪切强度分别下降至4.0、4.5、3.5MPa，剪切强度降低一半以上，不能实现高强度的效果，且会影响噪音性能。
当实施例1不含有耐磨层，其余层的组分以及制备方法同实施例1时，其平均摩擦系数下降至0.32，第一次衰退摩擦系数下降至0.16，第二次衰退摩擦系数下降至0.18，重量磨损为29g，产品摩擦系数降低，热衰退系数降低，磨损量增加，不能实现高摩擦力低磨损的效果。当实施例1不含有增韧阻尼层，其余层的组分以及制备方法同实施例1时，>70db的噪音频率上升至24％，且剪切强度均呈现下降趋势。
综上可知，只有采用具有增强层、增韧阻尼层和耐磨层的仿生结构，才能实现剪切强度、噪音性能、摩擦性能和耐磨性上的综合最佳效果。

Claims (10)

1.一种仿生摩擦材料，其特征在于，包括增强层、增韧阻尼层和耐磨层，所述增韧阻尼层位于所述增强层和所述耐磨层之间；
所述增强层包括以下组分：钢纤维、羧甲基纤维素、硬脂酸、树脂和填料；
所述增韧阻尼层包括以下组分：改性酚醛树脂、聚丙烯酸酯、硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、纳米氧化铝和填料；在所述增韧阻尼层中，所述改性酚醛树脂为妥尔油改性酚醛树脂；
所述耐磨层包括以下组分：片状云母、剥片碳酸钙、片状石墨、片状铁粉、片状氧化铝、片状钛酸盐和硼改性树脂。
2.根据权利要求1所述的仿生摩擦材料，其特征在于，在所述增强层中，所述树脂为液体硅酸改性酚醛树脂。
3.根据权利要求1或2所述的仿生摩擦材料，其特征在于，在所述增强层中，所述填料包括蒙脱土、白碳黑、硫酸钡、芳纶中的至少一种；在所述增韧阻尼层中，所述填料包括沸石、粉煤灰漂珠、芳纶中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的仿生摩擦材料，其特征在于，按重量份计，所述增强层包括以下组分：30-70份钢纤维、1-8份羧甲基纤维素、0.5-5份硬脂酸、5-20份树脂和15-50填料。
5.根据权利要求1所述的仿生摩擦材料，其特征在于，按重量份计，所述增韧阻尼层包括以下组分：20-50份改性酚醛树脂、5-20份聚丙烯酸酯、5-10份硬脂酸插层改性纳米碳酸钙、5-10份纳米氧化铝和10-35份填料。
6.根据权利要求1所述的仿生摩擦材料，其特征在于，按重量份计，所述耐磨层包括以下组分：2-15份片状云母、2-15份剥片碳酸钙、5-20份片状石墨、15-35份片状铁粉、5-20份片状氧化铝、15-35份片状钛酸盐和5-20份硼改性树脂。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的仿生摩擦材料，其特征在于，所述增韧阻尼层与所述增强层和所述耐磨层的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
8.权利要求1-7中任一项所述的仿生摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
分别制备增强层混合料、增韧阻尼层混合料和耐磨层混合料；然后将所述增强层混合料、所述增韧阻尼层混合料和所述耐磨层混合料从下至上依次铺在模具内，加压，得坯体；再将所述坯体固化，制得所述摩擦材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述钢纤维、所述硬脂酸和所述羧甲基纤维素混合，球磨；然后加入所述树脂和所述填料，干燥，制得增强层混合料；
将所述改性酚醛树脂、所述聚丙烯酸酯、所述硬脂酸插层改性纳米碳酸钙和所述纳米氧化铝混合，球磨；然后加入所述填料，混合，制得增韧阻尼层混合料；
将所述片状云母、所述剥片碳酸钙、所述片状石墨、所述片状铁粉、所述片状氧化铝、所述片状钛酸盐和所述硼改性树脂混合，制得耐磨层混合料；
然后将所述增强层混合料、所述增韧阻尼层混合料和所述耐磨层混合料从下至上依次铺在模具内，加压，得坯体；再将所述坯体固化，制得所述摩擦材料。
10.权利要求1-7中任一项所述的仿生摩擦材料在制动材料中的应用。
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