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题名非晶含氢碳薄膜本征结构对退火行为的影响
被引量：3
- 1
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作者
贾倩
张斌
赖振国
张俊彦
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机构
中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院材料磨损与防护重点实验室
中国科学院大学材料与光电技术学院
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出处
《表面技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第7期98-106,共9页
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基金
国家自然科学基金(U1737213)。
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文摘
目的为在高温工况下服役的含氢碳(a–C:H)薄膜的制备提供新思路。方法首先利用DP–PECVD和BiP–PECVD两种方法分别在Si基底上制备了两种本征结构不同的a–C:H薄膜,分别在350、450、550、650℃下进行退火处理。通过纳米硬度、X射线光电子能谱、傅里叶转变红外光谱、激光共聚焦拉曼光谱、场发射扫描电镜及CSM摩擦试验机等,分别评价了未退火和不同退火温度下两种不同结构a–C:H薄膜的结构、表面形貌、力学及摩擦学等性能。研究了不同本征结构a–C:H薄膜对退火行为的影响。结果DP–PECVD方法在制备a–C:H薄膜(A薄膜)的过程中具有更高的沉积速率,是BiP–PECVD法(B薄膜)的1.52倍。随着退火温度的增加,两种方法制备的a–C:H薄膜均发生H脱附,但是A薄膜的脱H转变点为450℃,B薄膜的脱H转变点为350℃。DP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在H脱附过程中更容易形成sp^(3)–C,而BiP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在此过程中形成sp^(3)–C和sp2–C杂化键的概率基本相同。BiP–PECVD法制备的a–C:H薄膜在退火过程中更容易失去H,且在450℃以上出现大面积剥离,摩擦失效。而DP–PECVD法制备的碳薄膜则表现出更好的热和摩擦学稳定性,在350~650℃均可保持薄膜的完整性,并且在350~550℃退火后保持低至约0.06的摩擦因数。结论DP–PECVD方法制备的a–C:H薄膜具有更好的热稳定性、力学稳定性及摩擦学稳定性。
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关键词
非晶含氢碳薄膜
退火
双极脉冲
直流脉冲
等离子体增强化学气相沉积
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Keywords
hydrogenated amorphous carbon film
annealing
bipolar pulse
DC pulse
plasma-enhanced chemical vapor deposition
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分类号
TG174.442
[金属学及工艺—金属表面处理]
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题名催化超滑:金催化作用下非晶含氢碳薄膜的工程超滑
被引量：1
- 2
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作者
贾倩
张斌
王凯
张兴凯
钱庆一
高凯雄
张俊彦
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机构
中国科学院兰州化学物理所
中国科学院大学材料与光电技术学院
兰州理工大学石油化工学院
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出处
《中国科学：化学》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期468-475,共8页
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文摘
摩擦磨损是导致机械系统高能耗和失效的主要原因,降低摩擦系数、减小磨损,特别是实现超滑(超低摩擦,μ<0.01)是解决上述困窘的有效方法.本文针对在工程尺度难以实现超滑应用的技术壁垒,将催化与摩擦学相结合,提出了金催化非晶含氢碳薄膜原位生成石墨烯纳米带实现工程超滑的新方法,即"催化超滑".本文采用等离子体化学气相沉积法(PECVD)和化学溶液镀膜法分别制备了所需非晶含氢碳薄膜和镀金钢球,以非晶含氢碳薄膜/镀金钢球构成滑动摩擦副,并进一步研究了其摩擦学行为.结果表明,与非晶含氢碳薄膜/轴承钢球摩擦副相比,含氢碳薄膜/镀金钢球摩擦副摩擦系数低至0.008,仅是含氢碳薄膜/轴承钢球摩擦副的25%左右;磨损深度仅为含氢碳薄膜/轴承钢球摩擦副的31%左右.这是因为摩擦过程中金在摩擦热和剪切力的作用下,原位催化诱导非晶碳发生向石墨烯的转变,石墨烯有序的结构利于形成非公度接触,可有效减小界面剪切力从而降低摩擦系数."催化超滑"的新方法在宏观尺度上实现了超滑,为解决超滑工程应用难的问题提供了新的思路.
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关键词
金
石墨烯
非晶含氢碳薄膜
催化超滑
工程超滑
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Keywords
gold
graphene
hydrogented amophours carbon
catalytic superlubricity
engineering superlubricity
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分类号
TH117.1
[机械工程—机械设计及理论]
TB43
[一般工业技术]
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