超润滑复合类金刚石碳薄膜的设计、制备及性能研究

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题名	超润滑复合类金刚石碳薄膜的设计、制备及性能研究
作者	吉利
学位类别	理学博士
答辩日期	2009-05-25
授予单位	中国科学院研究生院
导师	陈建敏 ; 李红轩
关键词	类金刚石碳薄膜气相沉积超润滑类富勒烯结构纳米复合空间辐射 Diamond-like carbon films vapor deposition superlubricity fullerene-like nanostructure nanocomposite space irradiation
学位专业	物理化学（含：化学物理）
中文摘要	本研究通过等离子体增强化学气相沉积（PECVD）与磁控溅射相结合的方法制备了复合类金刚石碳（DLC）薄膜，考察了各种工艺参数对薄膜组成、结构与性能的影响，探讨了薄膜微观结构与其机械性能、摩擦学性能以及空间防辐射性能之间的相关性。主要结果如下： 1. 通过导入硅过渡层的方法，实现了DLC薄膜在金属基体上的牢固沉积。硅过渡层自身致密的结构及其与基体形成的相容性界面是复合薄膜获得优异结合强度的关键。 2. 通过薄膜组分设计和对PECVD制备工艺参数的优化，实现了DLC薄膜的超润滑性能。DLC薄膜的生长是表面化学吸附和次表面离子注入的共同作用。在合适的离子能量和离子密度下，可以制备出高sp3含量和优异综合性能的DLC薄膜。其中高的氢含量、原子级光滑的表面以及高的硬度是其实现超润滑性能的原因。 3. 利用脉冲PECVD法制备了类富勒烯纳米结构的DLC薄膜，该薄膜具有高的硬度，高的弹性恢复以及对环境弱的依赖性，在干燥惰性环境和高湿度大气环境下均展现了超低的摩擦系数和磨损率。薄膜中类富勒烯结构的生长机理是先非晶碳生长，后退火转化的过程。低的脉冲占空比条件可以使退火转化得以充分进行，促进了氢的逸出作用，并抑制了放电过程中离子的轰击破坏作用，从而有利于类富勒烯纳米结构的形成。 4. 通过磁控溅射与PECVD相结合的方法，制备了Mo/DLC纳米复合薄膜，该薄膜在继承了DLC薄膜超润滑性能的同时，展现了低的内应力和优异的耐原子氧及紫外辐射的能力。这些性能可以归因于纳米晶/非晶结构的复合效应和钼元素自身优异的空间防辐射能力。
学科主题	表面工程与摩擦学
公开日期	2012-11-09
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.77.64.217/handle/362003/1835]
专题	兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心
推荐引用方式 GB/T 7714	吉利. 超润滑复合类金刚石碳薄膜的设计、制备及性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2009.