类金刚石碳基薄膜在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中的摩擦学性能

利用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以甲烷为气源,在单晶硅(P(001))衬底上制备类金刚石碳基薄膜(DLC);利用高速往复摩擦磨损试验机分别测试DLC薄膜/Al2O3球摩擦副在大气环境下和1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液润滑下的摩擦磨损性能;利用光学显微镜,X射线光电子能谱和三维轮廓仪分别对磨痕、磨痕表面元素和磨损率进行考察。实验结果表明:DLC薄膜在离子液润滑时,在低载荷下减摩作用明显,但在较高载荷下摩擦因数较无离子液润滑时高,且不随载荷增加而变化,推测是离子液形成了边界润滑膜;XPS分析表明这层边界润滑膜可能是由离子液物理吸附在摩擦接触面上形成的,并且对DLC薄膜有很强的抗磨作用。     

以环戊二烯为碳源制备类富勒烯结构碳基薄膜的结构及力学性能

以环戊二烯为碳源,采用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）在Si单晶〈n100〉面上制备了类金刚石薄膜。采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜（HRTEM）和LAMRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜及磨屑的结构进行表征;利用MFTR4000摩擦磨损试验机、Hysitron Ti950型原位纳米力学测试系统考察薄膜的摩擦学及力学性能。结果表明： 所制备的金刚石薄膜具有富勒烯纳米团簇/非晶复合纳米结构,在磨屑中也出现了这种稳定的片层结构从而起到了良好的减摩作用;并且薄膜表现出优异的力学性能和摩擦学性能： 其硬度为26.8 GPa、弹性回复为85%、摩擦因数为0.01。由于这种特殊纳米结构的存在,使得薄膜的力学性能及摩擦学性能显著提高。