类金刚石薄膜类富勒烯纳米结构与摩擦学性能的相关性

纳米结构无机薄膜润滑材料由于纳米尺寸效应表现出与传统薄膜润滑材料不尽相同的特性，例如高硬度、高弹性，因而，赋予薄膜材料更加优异的润滑抗磨性能。类金刚石薄膜作为一种新型的固体润滑材料在高技术领域显示了重要的应用前景和价值。类富勒烯纳米结构类金刚石薄膜由于其特殊的内在微观结构而表现出特异的力学，即同时具有高硬度和高弹性；这一特性赋予类金刚石薄膜超低的摩擦和磨损性能，即在特定环境下表现出超润滑。设计、构筑类富勒烯纳米结构类金刚石薄膜并考察内在类富勒烯纳米结构对薄膜力学和摩擦学特性的影响，阐明类富勒烯纳米结构类金刚石薄膜的构效关系规律，将为实现调控其宏观力学和摩擦学行为提供理论支持和实验依据。

纳米结构无机薄膜润滑材料由于纳米尺寸效应表现出与传统薄膜润滑材料不尽相同的特性，例如高硬度、高弹性，因而赋予薄膜材料更加优异的润滑抗磨性能。类金刚石薄膜作为一种新型的固体润滑材料由于高硬度、高抗磨损等诸多性能在高科技领域具有重要的应用前景和价值。类富勒烯结构类金刚石薄膜由于其特殊的微观结构而表现出特异的力学性能，如高硬度、高弹性，赋予类金刚石薄膜在特定环境下表现出超润滑特性。本项目着重考察类富勒烯结构的形成机理和类富勒烯结构含氢DLC薄膜的摩擦磨损失效机理，揭示基底加热、退火、表面处理等手段对DLC薄膜类富勒烯纳米结构及摩擦性能的影响。针对上述内容开展了相关研究工作，完成了项目的主要内容，达到了预期目标。取得的研究结果表明，如果提供适当的能量（额外加热）或者降低薄膜弯曲所需的势垒，就有可能形成类富勒烯结构含氢碳薄膜，实现了类富勒烯结构碳薄膜的可控制备。力学、摩擦学性能表明，有序纳米结构具有高硬度、高弹性、低摩擦、低磨损特性，而非晶碳薄膜则表现出低硬度、低弹性、高摩擦、高磨损性能。因此，基于碳薄膜的结构可控制备，可以实现对其摩擦性能的调控。同时，考察了载荷、气氛和醇润滑条件下的摩擦学性能。结果表明薄膜摩擦系数随接触压强的增加而降低。在氧气环境下薄膜摩擦系数最低，氮气环境下最高。特别是在乙二醇作为润滑剂的情况下，薄膜达到了超润滑（0.008）。