類金剛石（Diamond-like carbon,DLC）薄膜,具有高硬度、高化學(xué)惰性及低摩擦磨損等特性,特別是在一定條件下的超滑特性（摩擦系數(shù)低于0.01）,為真正的近零摩擦和磨損的實(shí)現(xiàn)提供了可能性,因此在固體潤滑領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。從元素?fù)诫s種類和鍵合結(jié)構(gòu)特點(diǎn),概述了DLC薄膜的種類多樣性,歸納了不同DLC薄膜的力學(xué)及摩擦學(xué)特性。通過對(duì)比分析不同DLC薄膜在不同環(huán)境條件下的摩擦學(xué)行為,闡述了DLC薄膜超滑實(shí)現(xiàn)的環(huán)境敏感性,其中薄膜和環(huán)境中氫原子的作用十分關(guān)鍵,同時(shí)提出Si等元素?fù)诫s改善超滑環(huán)境敏感性的可行方案。重點(diǎn)介紹了3種DLC超滑機(jī)理——界面鈍化理論、界面石墨化理論以及轉(zhuǎn)移膜形成理論,這三者均具有一定的局限性,如何更深入且全面認(rèn)識(shí)DLC超滑仍是一個(gè)科學(xué)難題。最后強(qiáng)調(diào)了先進(jìn)界面檢測(cè)和表征技術(shù)對(duì)探秘DLC超滑態(tài)界面組成的重要性,并對(duì)今后亟需開展的深入研究方向進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

a-C:H薄膜（AC8:34%H,AC5:40%H）在超高真空UHV環(huán)境下的摩擦曲線和磨痕光鏡圖[33]

研究者通常利用金屬/非金屬元素?fù)诫s來改善a-C:H在潮濕大氣環(huán)境下的摩擦適應(yīng)性[10,12,19,45]。Chen等[45]合成了不同氫含量的a-C:H:Si薄膜（Si原子數(shù)分?jǐn)?shù)為8.9%～9.9%），并在潮濕空氣環(huán)境（22%RH）下進(jìn)行了摩擦實(shí)驗(yàn)（載荷2 N，速度15 cm/s），結(jié)果如圖3所示。研究表明，摻雜Si元素后，a-C:H在潮濕空氣環(huán)境中的摩擦性能明顯得到改善，未摻雜的a-C:H薄膜在潮濕空氣中的摩擦系數(shù)一般大于0.1，而摻雜Si后（原子數(shù)分?jǐn)?shù)～9%），其在潮濕空氣中經(jīng)歷短時(shí)間的跑合后可實(shí)現(xiàn)超低的摩擦系數(shù)（小于0.03），而當(dāng)a-C:H:Si薄膜中的氫的原子數(shù)分?jǐn)?shù)控制在20%～35%時(shí)，其在潮濕空氣中甚至可以實(shí)現(xiàn)超滑，如圖3b所示。研究發(fā)現(xiàn)，Si摻雜能夠改善a-C:H在濕度環(huán)境中的摩擦性能，主要是其滑移界面在相互摩擦剪切過程中，能發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)，生成親水的硅氧基團(tuán)（Si—OH），并吸附著邊界水膜，即形成極易剪切的有序化納米結(jié)構(gòu)滑移界面[20,45]。Koshigan等[12]采用PECVD方法制備了a-C:H:Si:O薄膜，發(fā)現(xiàn)Si和O的摻雜可以明顯改善a-C:H薄膜在氫氣及氧氣環(huán)境下的摩擦性能，但改善效果與環(huán)境條件密切相關(guān)（H2或O2的壓強(qiáng)大于103 Pa時(shí)，摩擦系數(shù)明顯下降）。圖3 a-C:H:Si薄膜（Si原子數(shù)分?jǐn)?shù)為8.9%～9.9%,H原子數(shù)分?jǐn)?shù)為17%～36%）與SUJ2鋼球?qū)δジ痹诖髿猸h(huán)境下的摩擦行為（濕度(22±2)%RH)[45]

a-C:H:Si薄膜（Si原子數(shù)分?jǐn)?shù)為8.9%～9.9%,H原子數(shù)分?jǐn)?shù)為17%～36%）與SUJ2鋼球?qū)δジ痹诖髿猸h(huán)境下的摩擦行為（濕度(22±2)%RH)[45]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自組織分層金屬摻雜類金剛石薄膜的研究進(jìn)展[J]. 崔麗,孫麗麗,郭鵬,柯培玲,汪愛英.  表面技術(shù). 2019(11)

碩士論文
[1]低摩擦系數(shù)DLC膜的制備及摩擦性能的研究[D]. 牟魁峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3467644