特邀报告密封材料表面非晶碳薄膜温度-结构诱导亚稳结构转变机制研究
编号：173
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更新：2024-04-26 16:15:27
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摘要
非晶碳薄膜具有优异的机械、摩擦学性能与化学惰性，广泛应用于航空航天领域行业中。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，航空航天高压执行器、航空发动机和其他航空航天高速和超高速设备的平均工作温度可高达200°C，这对非晶碳薄膜在摩擦过程中的结构转变有很大影响。本研究通过分子动力学（MD）模拟探讨了不同结构的非晶碳薄膜在不同温度下的摩擦学性能与温度-结构诱导的亚稳结构转变机理，结果表明，在压力和剪切力的共同作用下，低密度无定形碳膜发生了从sp2-C原子到 sp3-C原子的蜕变。在一定温度范围内，温度的升高对摩擦阶段sp2-C原子向sp3-C原子比例的变化没有明显影响，反而抑制了它们的结构有序化。对于高sp3-C原子比例的非晶碳薄膜，高温则促进sp3-C原子向sp2-C原子的转变。此外，当温度超过一定范围时，低密度和高密度非晶碳薄膜的摩擦接触界面都会出现结构有序度的增减。实验结果阐明了温度-结构诱导非晶碳薄膜亚稳结构转变规律，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。
关键词
橡塑密封材料,非晶碳薄膜,温度,亚稳态转变
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