图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

特邀报告非晶碳薄膜的高承载抗磨设计

编号：168 访问权限：仅限参会人更新：2024-04-22 18:00:01 浏览：85次收藏取消收藏

2024-05-12 08:20

20min

[D] 论坛3：物理气相沉积和化学气相沉积薄膜技术 [D-1] 论坛3上午

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摘要

非晶碳薄膜具有优异的机械和摩擦学性能，广泛应用于计算机硬盘、汽车零部件和微纳机电系统等行业中。大量研究表明，在摩擦过程中，非晶态碳键结构由sp³-C转变为sp²-C，从而使非晶态碳膜具有较低的摩擦系数。然而，在摩擦过程中这种转变很难实时观测且相关的微观机制尚不清楚。本文通过实验和分子动力学(MD)模拟研究了摩擦过程中非晶态碳膜的亚稳态转变。磨损实验结果表明，薄膜的磨损由磨粒磨损模式转变为磨粒和粘着磨损混合模式，导致磨合阶段磨损率迅速下降。当膜的sp³/sp²值较低时，在磨合阶段sp³-C原子增加。形成的sp³-C原子不能长时间稳定存在，并随着薄膜磨损表面的石墨化而逐渐转变为sp²-C原子。MD模拟的径向分布函数和平移阶参数表明，高sp³/sp²值模型摩擦后磨痕区域sp²-C比例增加，结构有序度提高。实验与模拟结果相结合阐明了摩擦/磨损过程中亚稳态杂化碳结构转变规律，有助于进一步理解摩擦诱导非晶碳膜动态转变的微观机理。