太阳能作为清洁能源被广泛用于人类社会生活与生产中。碟式太阳能热发电是目前发电效率最高的热发电技术。斯特林发动机作为碟式太阳能热发电系统的核心部件,是一种外部供热的闭式循环往复式发动机,具有热效率高、噪音低和污染小等优点。但由于受高温、高压及交变负荷等苛刻工况的影响,活塞环易磨损,导致工作介质泄漏,从而降低了太阳能的热发电效率。因此,提高活塞环的耐磨性已成为亟需解决的问题。针对斯特林发动机活塞环在苛刻工况环境下易磨损问题,本文以活塞环和气缸壁组成的摩擦副为研究对象,开展了表面形貌对密封材料摩擦磨损特性影响的相关工作。作者将活塞环与缸壁之间的摩擦简化为“栓-盘”往复摩擦模型,在干摩擦条件下研究了对偶表面形貌（表面粗糙度与表面织构）对纳米粒子填充改性聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的摩擦磨损行为、摩擦转移特性、转移膜形貌及接触面应力分布状态的影响规律。本文采用冷压-热烧结的工艺方法,制备nano-SiO₂填充改性PTFE复合材料,采用LSR-2M型往复摩擦磨损试验机评价了nano-SiO₂改性PTFE复合材料与具有不同表面形貌的对偶钢盘（GCr15）之间的摩擦学特性;利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分别表征了转移膜及磨屑的形貌以及化学成分变化;利用有限元法建立了摩擦副接触模型,分析了摩擦副表界面的应力分布状态;试验研究结合理论计算,从微观层面深入探索了nano-SiO₂改性PTFE复合材料的摩擦磨损机理。通过以上研究,得出如下主要结论:（1）PTFE复合材料的摩擦系数随对偶表面粗糙度的增加而增大,磨损体积与对偶表面粗糙度具有匹配性,合理匹配的摩擦副能有效促进复合材料的摩擦转移,并能在对偶表面形成覆盖率高、均匀、且与摩擦方向趋向一致的转移膜,有利于降低材料的磨损。（2）织构化对偶面增加了材料的摩擦系数,降低了磨损率。当1#栓试样（99.5wt.%PTFE+0.5wt.%nano-SiO₂）在A₂B₄C₁型织构（槽宽度200μm、槽间距400μm、摩擦角度0°）表面滑动时摩擦学性能最佳,其摩擦系数较光滑配副增加了5.6%,而磨损率较光滑配副减小了64.3%,显著提高了材料的耐磨性。（3）织构化接触面的应力分布较光滑接触面均匀,且织构化接触面的应力随槽宽度与摩擦角度的增加逐渐增加,随槽间距的增加逐渐减小,即合理的织构参数与摩擦角度能有效改善接触面的应力分布状态。综上,在干摩擦条件下,表面织构可有效提高密封材料的耐磨性能,增加密封件的服役寿命,提高斯特林发动机的密封性能,进而提高碟式太阳能的热发电效率,加大对太阳能的利用率,对清洁能源的高效利用具有重要意义。