类金刚石薄膜的性能与应用

金刚石薄膜的应用
金刚石薄膜被应用在众多的领域上：
①在药瓶内镀上金刚石薄膜，可以避免药品在瓶内起反应，延长药品的保全寿命；
②可作为计算机硬盘的保护层。

目前的计算机硬盘，磁头在不用时要移到硬盘旁边的位置上，如果硬盘包有金刚石薄膜，则磁头可以始终放在硬盘上，这样就提高了效率；
③在切割工具上镀上金刚石薄膜，可以使工具在很长时间内保持锋利；
④用于制造带有极薄金刚石谐振器的扬声器；
⑤涂于计算机集成电路块，能抗辐射损坏，而一般硅集成块却易受辐射损坏。

它能将工作时产生的热迅速散发掉，使集成块能排列得更紧凑些；
⑥用于分析X射线光谱的仪器，透过X射线的性能较别的材料好。

磁过滤直流真空阴极弧沉积类金刚石膜的结构和力学性能研究祝土富，沈丽如，徐桂东（核工业西南物理研究院，成都610041）[摘要] 采用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术在不锈钢基体上制备了类金刚石（DLC）膜。

利用光学显微镜、台阶仪、X射线光电子能谱、Raman光谱、显微硬度计、摩擦磨损仪、洛氏硬度计检测了薄膜的表面形貌、厚度、结构和相关力学特征。

结果表明，膜中仍然存在着um级的大颗粒分布，膜厚为290nm，sp3键含量较高，在空气中的摩擦系数约为0.25，耐磨性能优良，膜与基体的结合性能良好。

[关键词]磁过滤真空阴极弧；DLC膜；结构；摩擦磨损性能Micro-structure and Mechanical Properties of Diamond-like CarbonFilmsDeposited by DC Filtered Cathodic Vacuum Arc TechnologyZHU Tufu, SHEN Liru, XU Guidong( Southwestern Institute of Physics, chendu 610041, China )[Abstract]Diamond-like carbon (DLC) films were deposited on stainless steel substrate by DC filtered cathodic vacuum arc technology. The structure and morphology of the films were studied by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), Raman spectroscope and optical microscope. The thickness of the films was measured by surface profilometer.The mechanical properties were investigated by ball-on-disk tribometer, micro hardness tester and Rockwell apparatus. The resultsshowed that there were still some large particulates with magnitude of microns existed in the films. The thickness of the films was 290 nm. The content of sp3 bonding carbon atoms was quite high. The Friction coefficient of the films was about 0.25. The films exhibited excellent wear resistance. The adhesion of the films to substrate was very well.[Keywords]filtered cathodic vacuum arc; DLC films; structure; friction and wear behaviour1．引言类金刚石（DLC）膜是一种含有大量sp3键的亚稳态非晶碳薄膜，碳原子间主要以sp3和sp2杂化键结合，sp3键的含量越多，薄膜的性能就越接近于金刚石。

oDLC镀膜技术特性介绍和发展应用可能业内人士都知道，oDLC镀膜技术在国内引用已经有好几年了，之前一直被广泛应用在工具制造业、汽车工业、金属加工业、机械工程和施工设备等领域，在国内知名度并不是很高。

直到这两年oDLC 镀膜技术被引进应用在手机屏幕领域，才逐渐重新被大众所认知。

那到底什么是oDLC呢？"oDLC"，中文名“类金刚石镀膜”，是英文"DIAMOND-LIKE CARBON"的缩写。

是一种由碳元素构成、在性质上和钻石类似，同时又具有石墨原子组成结构的物质。

从专业角度来说，oDLC是一种非晶态薄膜，由于具有高硬度和高弹性模量，低摩擦因数，以及良好的耐磨损特性，很适合于作为耐磨涂层。

目前制备oDLC薄膜的方法有很多，不同的制备方法所用的碳源以及到达基体表面的离子能量不同，沉积的oDLC 膜的结构和性能也就会存在很大差别。

2012年美国康宁公司将具有防弹功能的直升机特种玻璃应用到电子行业，也就是后来市面上出现的钢化玻璃大佬——康宁大猩猩，将数码电子产品的质量又提升一个逼格。

当然，好东西都是需要付出代价的。

大猩猩玻璃价格不菲，只用在高端电子科技产品之上。

那么，这种“奢侈品”对普通人（即一般电子产品用户）来说，就成了一种可望不可即的东西，因此也就不能真正达到普及的效果，更不能真正的为人们带来有效福利。

为了让更多的人能够用到高性价的电子产品，弥补这一块“普通人”的空缺市场，信利光电股份有限公司今年引进了国外先进的oDLC（类金刚石）镀膜技术，通过纳米镀膜技术将之沉积于玻璃表面形成保护薄膜，极大地提高玻璃的表面硬度和耐磨性。

这一技术目前正被信利光电广泛应用于手机屏幕制造和钢化膜上，用来改善市面上的普遍存在的手机屏幕易刮花现象。

此外，为了让手机的整体质感以及性能都得到提升，信利光电还搭载了3D弧形曲面玻璃技术，使手机屏幕与钢化膜实现360度全方位精准贴合，为手机抵挡损伤。

金刚石表面覆膜的方法及应用一、化学气相沉积法化学气相沉积（CVD）是一种常用的金刚石表面覆膜方法。

该方法利用含碳气体（如甲烷、乙炔等）在一定条件下发生化学反应，生成金刚石薄膜。

CVD法具有沉积温度低、薄膜质量高等优点，但制备的金刚石膜通常较厚，需要进一步加工以适用于实际应用。

二、物理气相沉积法物理气相沉积（PVD）法是另一种常用的金刚石表面覆膜技术。

该方法通过物理手段（如真空蒸发、离子溅射等）将含碳气体或碳源材料转化为原子态或离子态，然后沉积在基底表面形成金刚石膜。

PVD 法具有较高的沉积速率和较低的制备温度，但制备的金刚石膜较薄，且性能相对较差。

三、热丝化学气相沉积法热丝化学气相沉积（HFCVD）法结合了CVD和热丝技术的优点。

在HFCVD法中，高活性含碳气体在加热的钨丝或镍丝上发生化学反应，产生碳氢自由基或碳离子，并吸附在基底表面形成金刚石膜。

HFCVD 法能够制备高质量的金刚石膜，并具有良好的附着力。

然而，制备过程中需要精确控制热丝温度和气体流量，以保证薄膜质量和沉积速率。

四、激光诱导化学气相沉积法激光诱导化学气相沉积（LCVD）法是一种新型的金刚石表面覆膜技术。

该方法利用激光诱导气体发生化学反应，产生碳氢自由基或碳离子，并在基底表面沉积形成金刚石膜。

LCVD法具有较高的沉积速率和制备温度低等优点，但由于激光诱导过程中可能出现局部过热或光损伤，因此需要优化激光参数以获得高质量的金刚石膜。

五、应用金刚石表面覆膜技术在许多领域具有广泛的应用价值。

例如，在机械领域，金刚石膜可以作为超硬材料应用于刀具、磨料等产品中，提高其使用寿命和加工效率。

在光学领域，金刚石膜具有优异的透光性能和机械稳定性，可用作窗口材料或光电子器件的涂层材料。

此外，金刚石膜在电学、热学、生物学等领域也具有潜在的应用前景。

随着制备技术的不断发展和成本降低，金刚石表面覆膜技术的应用将更加广泛。

第!"卷第#期超硬材料工程$%&’!" ())*年"月+,-./01/2314./516.7857../57819:; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;’())*类金刚石膜的实用化现状与今后展望<=日>織田一彦摘要?26@膜是一种类似金刚石的非晶碳膜A具有优异的摩擦学性能A被应用于有高耐磨性和低摩擦要求的机械零件B已开发出多种26@膜沉积工艺B近年来A26@膜可在多种材料上沉积A应用范围正在扩大B在承受高负荷的摩擦学领域A26@膜现可应用于切削刀具B26@膜可应用于易被热能损伤的橡胶或高分子基体B从保护地球环境的观点出发A应开发可用于汽车部件的26@膜以改善燃油经济性B此外A除了摩擦学用途外A还开发出诸如高分子材料阻气层的新应用B本章对26@膜的新用途和新研究作了评述B关键词?26@C综述C摩擦学C切削刀具C汽车发动机部件C橡胶中图分类号?4D!*#文献标识码?1文章编号?!*E F G!#F F H())*I)#G))#J G)*!前言26@膜H类金刚石膜I是2K L M%N O6K P Q@L R S%N 之略A一般指利用非平衡气相工艺合成的以碳或以碳和氢为主要成分的非晶碳基薄膜材料A是一种兼有低摩擦系数和高耐磨性的材料B!J E!年A1K T Q N S Q R:等人利用离子束沉积工艺首次合成出26@膜=!>A后来A UQ K T T M L N V Q&等人经过开拓性研究=(W F>A如今已经能够利用各种非平衡气相工艺来合成=#W J>B从微观上看A 26@的结构A含有许多相当于金刚石结构的T X F键A而且还含有T X(键Y G@0N基等氢末端结构Y悬空键等A 这些微观结构的比例不尽相同B因此A26@的物性范围很广B26@也可以说是一种具有金刚石Y石墨和烃类树脂的中间结构与物性的材料=!)>B其实用化始于()世纪")年代中期=!!>A从()世纪J)年代起A各种应用以滑动部件为中心拓展开来B()世纪J)年代后半期以后A26@技术在实用层面上进展显著A随着26@材料本身的种类和所适用基底的种类增加A用途也在向滑动部件以外的领域拓展A情况引人注目B尤其近年对于世界地球环境问题关注的趋势A26@由于其低摩擦系数Y高耐磨性等性能A符合减轻环境负荷Y节能Y轻量化等要求B因此A其开发十分活跃B下面从产业应用的角度介绍26@最近的技术动向B(26@膜的合成方法26@一般利用非平衡等离子体或离子束沉积工艺合成B工业上已达到实用化的工艺有以碳为气源的等离子体@$2工艺Y电离蒸镀工艺Y将原料从固体直接气化的溅射工艺Y阴极电弧离子镀工艺等B各工艺的简单比较见表!B无论哪种工艺A沉积温度一般均从室温到F))Z左右不等A合成温度可比同属碳基材料的热解碳或@$2金刚石低B因此A其适用基底可在很宽范围内选择B等离子体@$2工艺的源气体使用甲烷Y苯等烃气或氢气B激活源采用高频Y微波Y脉冲2@Y热电子等A烃在由此发生的等离子体中分解A形成烃基A堆积在基底表面而合成出薄膜B膜中氢含量从百分之几到百分之几十不等B因此该薄膜也有含氢非晶碳膜L[@ \0之称B一般来说A源气体烃的分解速度越快A膜中的氢含量越少A密度和硬度越大A应力就越高B该工艺容易低温合成A即便有绝缘性的基底也易适用A也有在后面所说的橡胶和树脂等基底上应用的实例=J>B 电离蒸镀工艺是用热电子等分解源气体烃气A离子靠电离部分和基底的电位差得到加速A冲击基底而析出=(W F>B真空容器的壁面设有多个离子源A以扩大处理面积和加快沉积速度B膜中含氢这一点与等离子体@$2工艺相同B溅射工艺是以固体碳为原料A通过2@Y脉冲2@Y高频等使碳发生溅射和蒸镀B根据合成是否使用氢气或烃气A可合成含氢非晶碳膜L[@\0Y不含氢非晶碳膜L[@B在溅射工艺中A尤其在非平衡磁控溅射工艺H,]3+工艺I中A由于强等离子体可在距阴极很远处形成A基底附近的激发反应性很高A近年作为J#<收稿日期?())*G)^G!)!"#的合成工艺之一$其正在得到普及%表&!"#膜的沉积工艺工艺等离子体#’!离子束沉积溅射阴极电弧离子镀装置碳源烃气烃气固体碳固体碳薄膜()#*+含金属()#*+()#*+()#含金属()#*+()#备注表面平整光滑适用于绝缘体表面平整光滑易掺杂另一种材料硬度高表面粗糙阴极电弧离子镀工艺则是在固体碳阴极表面发生电弧放电$造成碳原子气化和激发而进行蒸镀,-.%一般可合成不含氢的非晶碳膜()#%由于电离率高$碳膜的硬度和/01键含量均高$有时也称为四面体非晶碳,2324(5364(7(894059:/;(4<9=>2()#?.膜$以区别于其它!"#膜,@.%!"#膜也以其表面平整光滑而著称$但阴极电弧离子镀工艺存在原料固体碳阴极的微米级粒子进入膜中而导致表面粗糙度增大的问题%因此$开发出了其它工艺$在阴极前方设置致偏磁场$只让来自阴极的低质量离子转向到达基底$以改善膜表面的平滑性,@$A.%另外$将几个工艺加以组合$使膜含碳以外元素的手段也达到了实用化%例如$有一种方法是$用等离子体#’!工艺将烃气分解B蒸镀$同时用溅射工艺气相沉积金属成分,C$D.%如!"#中弥散金属成分的金属添加!"#膜B呈金属碳化物与!"#叠层结构的复合膜B厚度方向成分不同的梯度组成结构膜等已通过这种方法开发成功%使用这类膜的目的在于缓和!"#膜的高内应力$有利于改善与基底的界面亲合性$确保实用层面要求的附着强度和可靠性%另外$还有一种方法是$为了根据应用场合而调整!"#本身的物性$使其含有碳以外的元素%1!"#膜的物性!"#是一种兼备多种优异性能的材料%!"#膜的各种性能见表E%!"#的物性起因于其/01键%机械B化学B光学及电学性能分别在硬度大$杨氏模量高$耐蚀性优异$红外线透过性B折射率较大$及绝缘性好中得到了充分体现%表E!"#膜的性能硬度>F G(?&H I@H杨氏模量>F G(?E A H I@H H摩擦系数H J&IH J E电阻率>K L8?&H@I&H&E介电常数1J E IC J1折射率&J D IE J C密度>M N;81?&J@I1J E尤其是!"#膜的摩擦学性能卓越$图&I图1为各种材料经镀敷!"#后的摩擦系数B磨损深度和摩擦副的磨损深度O图C为几种材料与铝合金的摩擦系数和粘咬量%金属B陶瓷材料在大气中的的摩擦系数一般从H J C到H J A左右不等$它们经过镀敷!"#以后$摩擦系数可降低到H J&IH J E左右%另外$镀敷!"#后$在被镀敷材料本身的磨损量大幅度减少的同时$滑动副的磨损量也会大幅度降低%还有$在与一般容易发生粘咬的铝合金等软质金属的摩擦中也几乎不会发生粘咬%图&销盘试验时的!"#膜的摩擦学性能>摩擦系?H -图!销盘试验时的"#$膜的摩擦学性能%盘的磨损深度&图’销盘试验时的"#$膜的摩擦学性能%接触材料的磨损深度(销&图)销盘试验时几种材料与铝合金的摩擦系和咬合高度这些性能可能起因于相当于金刚石结构的*+’键,表面平滑,化学惰性等因素-另外.含氢的/0$12在最初期表现出较高的摩擦系数.但滑动面上随着滑动形成高级烃34!5.金刚石性提高.因此暗示着摩擦系数将会降低-实际上.即使是表面经过仔细研磨的金刚石膜.耐磨性自不必说.摩擦系数,摩擦副的磨损量,耐粘咬合性等也等同或优于"#$-)"#$膜的应用"#$膜由于其摩擦学性能优异.早就在滑动,耐磨,抗粘咬场合等得到了实际应用-在滑动场合的应用体现于!6世纪76年代初期的纺织机械部件,供水用热水阀,半导体制造装置部件等方面(在耐磨场合的应用体现于摄像机,光盘部件,磁头和硬盘等磁性存储器保护膜等方面(引线框模具,铝加工模具,粉末成型模具等则属于抗粘咬场合的应用34’84)5-但是.这些应用均集中在较轻负荷工况.高负荷工况下的应用则极为罕见-不过.近年来."#$不断得到改进.在高负荷工况下的应用正在逐渐扩大-另一方面.对于在"#$过去几乎不适用的树脂制品以及摩擦学领域以外的应用.也在作积极的尝试-下面介绍"#$的一些应用示例-)94在刀具上的应用切削刀具的工作环境远比机械部件苛刻-因此.历来使用:;<,:;$,:;$<,$=<,>?<,>?!@’之类的高附着性,高耐磨性碳化物,氮化物,氧化物涂层-而近年来.从节能,保护地球环境的观点出发.切削加工有明显减少使用切削油的趋势.但传统的涂层材料已无法满足相应的要求-使用切削油的目的在于改善加工时的润滑性能,提高冷却效率,便于排屑.减少切削油势必给切削性能带来严重的负面影响-例如.看上去象是柔软而容易加工的铝合金.其实由于柔软.刀具表面容易出现粘刀问题-剥离性好,摩擦阻力小的"#$开始实用于铝合金用切削刀具-图A8图B为实用化切削刀片,立铣刀和钻头的外观34A5-这些"#$涂层切削刀具拥有降低切削力,便于不用切削油的干加工,减少加工表面粗糙度,提高加工精度等多种良好效果-图C为硬质合金立铣刀加工铝合金>A6A!时的切削力比较-可以看出.在使用乳化切削油和不用切削油的情况下.切削力均以"#$涂层立铣刀为小.且切削力的差异尤以干切时为大-硬质合金切削刀片也呈同样的趋势.干切时的切削力大幅度减少.主分力实际上减少到4D’-对于切削后的未涂层切削刀片.刀尖前面大多出现铝合金黏着现象."#$涂层切削4A刀片则根本无此现象!另外"钻头在有切削油的钻孔加工时"切削力可降低到未涂层钻头的#$%&#$’"可相应地大幅度提高钻削速度!图(为立铣刀切削后的被加工表面光洁度的比较!可以看出"使用切削油时"图’)*+涂层刀片图,)*+涂层立铣刀图-)*+涂层钻头图.切削力的比较图(表面粗糙度的比较表面光洁度几乎没有差别"干切时差异则十分明显!切削刀片加工也同样!经证实"在钻头的钻孔加工中"除了改善加工面的光洁度外"孔径扩大也可控制在很低程度"这有利于提高加工精度!这些刀具的切削性能的改善可能是由于)*+的摩擦系数小的缘故!图#/所示是以切削刀片为例的排屑仿真结果!由于刀具前面的摩擦系数从/0.降低到/0#"排屑状态发生了很大的变化"切削力降低到#$%"切削温度也从,#/1降低到2-/1"下降竟达#//1以上!实际的切屑形状与模拟结果十分相符!图#/排屑的仿真)*+膜能够在这种切削加工领域加以利用"而且一向认为)*+的性能优异而可靠性低"但近来对其评价正在发生很大的变化!203在橡胶和树脂材料上的应用面向这种高负荷场合普及的同时"低负荷场合也在推进其新的应用!其中一项就是利用)*+可低温合成的特点"在橡胶4树脂等等有机材料上加以应用!尤其是橡胶"基于其柔软性"在密封件等各种场合都有应用"但对提高其滑动性和耐久性有着强烈的要求!特别是电池驱动的携带式器械"减少摩擦阻力有助于降低电耗"而且在很大程度上影响电池的耐久性!小型摄像机变焦镜头的伸缩部分兼有防水功能和3’遮光功能!一般使用橡胶"形环#在维持防水和遮光所必需的柔软性的同时!为了改善滑动光滑性和提高耐久性!近年来!这种"形环开始采用$%&#图’’为"形环的外观照片()!’*+#用于橡胶的$%&与用于金属和陶瓷材料的$%&相比!对柔软性的要求高#因此!对于橡胶,树脂用的$%&!力求能嵌藏裂纹和褶皱,吸收伸缩!以便迎合基底的伸缩#对这种有机材料有滑动性和密封性要求的用途很广!期待今后不断得到发展#图’’小型变焦摄像机与$%&涂层橡胶环-./汽车部件虽然$%&在摩擦学领域的应用正在扩大!但接着要解决的课题是在汽车领域中正式应用!$%&可能会带来摩擦损失的减少#关于降低汽车的燃油耗!发动机设计非常重视改善发动机零件的摩擦阻力#尤其是气门传动机构中凸轮与随动件间的摩擦损失!在发动机整个摩擦损失中所占的比例最大!高达012以上#从前就有将$%&应用于汽车零件以减少摩擦损失的想法!但因$%&的附着性差而导致可靠性低!以及靠真空工艺合成的成本太高!阻碍了这一想法的实现#另外!虽然$%&在大气中,真空中和水中摩擦系数大幅度减少!但在发动机油中与普通材料相比!充其量只能降低0123/12!就在发动机零件中的应用而言!除了成本高的因素外!性能也有点美中不足#因此!着眼于$%&和发动机油的亲合性!尝试通过改善亲合性来减少在发动机油中的摩擦阻力(’43’5+#出于改善润滑性,耐磨性和抗氧化性等诸性能的目的!在发动机油中加入各种添加剂#对于汽车零件广泛应用的材料66金属而言!为了便于在其表面发生作用!添加剂经过了认真的调制#而$%&属于表面呈惰性的材料!发动机油中添加剂对$%&表面可能几乎不发生作用#因此!进行了相应的探讨!将金属或金属化合物弥散于$%&膜中!以提高发动机油中添加剂与$%&的亲合性#图’0为经过弥散78的$%&的透射电镜照片#深色区为结晶78&9浅色区为非晶碳相#可以看出!78&呈纳米级弥散#图’/为这种78弥散$%&和其它材料在大气和发动机油中的摩擦系比较#78弥散$%&在发动机油中的摩擦阻力实现了摩擦系数约为钢铁材料的:12#看来!$%&除了其本身所具有的低摩擦系数外!还有发动机油的摩擦系数降低效果!已经能够实现前所未有的低摩擦了#图’078弥散$%&的透射电镜照片图’/78弥散$%&在空气和发动机油条件下的摩擦系数经证实!金属添加$%&和发动机油中添加剂的亲合性有所改善!因此对滑动面进行了解析#图’-和图’:为解析结果#普通$%&和78弥散$%&的滑动面相比!78弥散$%&的表面证实有;<=$7>和发动机油中的有机添加剂成分!且发现其量有随78添加量的增加而增加的趋势#这里只解说了添加78的实例!但据证实!除了78以外!弥散&?,@A等金属也可获得同样的效果#而发动机中的添加剂有不同的种类!其种类和添加量也属于各厂家的技术秘密#通过优化添加剂种类和弥散于$%&的金属种类的组合!摩擦系有可能进一/:图!"滑动面上检测出的硫离子强度图!#滑动面上吸收有机分子的红外光谱分析结果步降低$例如%有报道称%对于该&’弥散()*膜%如果只在机油中添加+,-(&.%摩擦系数则几乎不会下降%而在机油中添加(&.和/0-(&*%摩擦系数则大为降低1!23$通过这种配合%发动机零件的润滑性能可能进一步改善$要在汽车上实际应用%仍然存在进一步优化材料和降低成本等课题%不过这种根据工作环境设计材料4改善性能的手段%在包括汽车以外的领域在内%有望得到广泛的应用$"5"其它努力以上以摩擦学领域为中心介绍了()*的最近技术动向%而对在摩擦学领域以外的应用也有着很浓厚的兴趣$从67世纪87年代起%在利用源于高弹性模量的优异声学性能的扬声器振膜4利用红外线透过特征的红外线窗口材料的无反射涂层4利用干涉色的装饰品等上都进行了应用1!!3$近年来%正在积极地推进()*在新领域中的应用开发$利用()*优异阻气性的应用开发便是其中的一例$表9为.:&;聚对苯二甲酸乙二酯<和()*涂层.:&的透氧率的比较1673$可以看出%经过镀敷()*以后%透氧率大幅度减少$这种倾向在二氧化碳4水等中也得到了证实$提倡将这种特性应用于.:&瓶阻气层的开发$.:&瓶因其重量轻4容易回收%因此正在迅速地替代玻璃4钢和铝$但是%.:&容易透过氧4二氧化碳等气体分子%在防止饮料的氧化4碳酸饮料的二氧化碳的密封性等方面尚有问题$为此%对.:&瓶上镀敷阻气性优异的=’>6的手段也进行过部分开发%但从回收角度来看%=’>6的利用还有一定的难度$()*和.:&同属碳基材料%容易回收$通过在.:&瓶内表面镀敷厚度仅有数十纳米的()*膜%保质性可望等同于玻璃瓶或玻璃罐$另外%不限于.:&瓶%改善树脂材料阻气性的需求很大%饮料以外的发展也引人注目$表9透氧率比较透氧率.:&瓶757"??@天()*涂层.:&瓶75776??@天在其它应用方面%医疗领域也在探讨()*的应用$前面说过%()*表面呈惰性$另外%()*属于碳基材料%对人体很温和$因此%()*具有良好的生态适应性%而且可降低血栓在植入体表面的形成%这一问题正在得到证实%人工心脏瓣膜4支架等植入体的表面处理已引起人们的关注16!3$这些都可以说是非常令人感兴趣的开发实例$#结语以上就()*的最近技术动向作了解说%但()*膜今后的发展应注意两种趋势$第一种趋势是与地球环境问题有关%更进一步促进()*在摩擦学领域的发展%尤其是在汽车零件上的正式应用$近年来%各国都在广泛开展以减轻环境负荷为目标的活动$尤其是运输部门%随着矿物燃料的大量消耗%*>6排放量大量增加%迫切希望能更进一步降低燃油耗$对于以()*降低燃油耗的尝试%除了本文介绍的情况外%还在作各种探索$另一个趋势是%过去虽然在耐磨4滑动4防咬合的应用方面先走了一步%但新的扩展应面向不同于这种摩擦学的领域$本文介绍了利用阻气性的应用示例和医疗领域的应用示例%但在研究层面上%对于储氢4场发射4层间绝缘膜4/:/=;微电子机械系统<4能源和电子器件领域%人们也在付出努力$在.:&瓶的应用开发中%已能()*镀敷处理且成本相当低%这尤其值得注目%()*的应用有望涉足于汽车领域等过去因成本太高而一度放弃的场合$蒋修治译自A粉体B C D粉末冶金E F0G5#!% H058%677"" #。

类金刚石碳薄膜的摩擦行为与机理研究文章标题：探讨类金刚石碳薄膜的摩擦行为与机理摘要：本文将深入探讨类金刚石碳薄膜的摩擦行为与机理研究，从实验数据和理论分析两方面展开讨论，帮助读者更全面地理解该主题，并对相关理论有更深刻的认识。

1. 介绍类金刚石碳薄膜是一种具有很高硬度和优异耐磨性能的材料，被广泛应用于工业领域。

在摩擦学研究中，类金刚石碳薄膜的摩擦特性备受关注。

本文将从摩擦行为和摩擦机理两个方面展开讨论。

2. 实验数据分析2.1 类金刚石碳薄膜的摩擦系数：实验结果表明，类金刚石碳薄膜具有较低的摩擦系数，这使其在工业应用中具有重要意义。

我们将分析不同条件下的摩擦系数变化，以探究其规律。

2.2 摩擦磨损特性：通过实验数据分析，我们可以发现类金刚石碳薄膜在不同载荷和速度下的摩擦磨损特性，探讨其磨损机理和规律。

3. 理论分析3.1 表面润滑理论：类金刚石碳薄膜的润滑性能对其摩擦行为起着重要作用。

我们将从分子动力学模拟等方面进行理论分析，探讨其表面润滑机理。

3.2 润滑膜形成机制：润滑膜是影响摩擦行为的重要因素之一，我们将结合实验数据和理论模型，探讨润滑膜的形成机制及其对摩擦性能的影响。

4. 总结与展望通过对类金刚石碳薄膜摩擦行为与机理的全面讨论，我们得出了一些重要的结论和认识。

也指出了目前研究中存在的不足和亟待解决的问题，展望未来的研究方向和发展趋势。

个人观点：在类金刚石碳薄膜摩擦行为与机理的研究中，我认为理论和实验的结合至关重要。

只有通过理论分析和实验数据的验证，我们才能深入理解其摩擦特性，并为工业应用提供更有效的指导和支持。

我也认为在未来的研究中，需要更加注重润滑膜的形成机制和作用，在实际应用中进一步优化类金刚石碳薄膜的摩擦性能。

结论：通过本文的探讨，我们对类金刚石碳薄膜的摩擦行为与机理有了更全面的认识。

在未来的研究中，我们将继续深入探讨该领域的相关问题，为相关工业领域的发展和应用提供更有效的支持。

以上是对你指定的主题的文章撰写，如有需要，还请查看并提出修改意见。

氟化类金刚石薄膜疏水性能研究的开题报告
一、选题背景和意义
金刚石具有硬度高、耐磨性强、化学稳定等特点，在工业制造领域广泛应用，但其表面易受到水、油等液体的粘附，导致表面污染，降低其表面性能，限制其应用范围。

因此，研究金刚石表面疏水性能的提高具有重要意义。

目前，氟化类化合物具有良好的疏水性能和化学稳定性，已被广泛应用于致密薄膜的制备，因此，研究氟化类金刚石薄膜的疏水性能对于提高其表面性能具有重要意义。

二、研究内容和方法
1. 研究目标：探究氟化类金刚石薄膜的疏水性能及其影响因素；
2. 研究内容：
（1）制备金刚石薄膜；
（2）采用CVD技术制备氟化类金刚石薄膜；
（3）研究氟化类金刚石薄膜在水、油等液体中的接触角及表面张力；
（4）研究不同氟化类金刚石薄膜表面形貌与疏水性能之间的关系；
（5）探究氟化类金刚石薄膜的化学稳定性。

3. 研究方法：
（1）采用化学气相沉积（CVD）技术制备金刚石薄膜；
（2）利用射频辉光放电等方法在金刚石薄膜表面分别沉积氟气、氟化氢等氟化类物质；
（3）采用接触角仪、表面张力仪等测试设备测定氟化类金刚石薄膜表面的接触角和表面张力；
（4）扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等表面分析仪器观察氟化类金刚石薄膜表面形貌；
（5）通过化学实验等方法探究氟化类金刚石薄膜的化学稳定性。

三、预期成果和意义
通过研究氟化类金刚石薄膜的疏水性能及其影响因素，可以深入了解其表面性能特点，为提高金刚石材料的应用性能提供理论基础和实验依据，并为制备具有优异性能的材料提供新思路和方法。

同时，该研究成果对于探索新型高性能涂料、生物医学材料等领域的开发具有重要意义。

类金刚石薄膜球盘法测试类金刚石薄膜的摩擦磨损性能1范围本文件为类金刚石（DLC）薄膜的摩擦系数和比磨损率的测定规定了流程并提供了指导。

该方法规定材料在干燥条件下，采用球对盘结构配副进行测试。

本文件不适用于DLC薄膜涂层的部件在润滑环境下的测试。

2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T1182，产品几何技术规范（GPS）—几何公差-形状、方向、位置和跳动公差（GB/T1182-2018，ISO1101，MOD）GB/T6062，产品几何技术规范（GPS）—表面结构：轮廓法—接触（触针）式仪器的标称特性（GB/T 6062-2009，ISO3274，IDT）GB/T308.1，滚动轴承—球—第1部分：钢球（GB/T308.1-2013，ISO ISO3290-1，NEQ）GB/T308.2，滚动轴承—滚珠—第2部分：陶瓷滚珠（GB/T308.2-2010，ISO3290-2，IDT）ISO3611，产品几何技术规范（GPS）—尺寸测量设备：外部测量用千分尺-设计和计量特性GB/T10610，产品几何技术规范（GPS）—表面结构：轮廓法表面结构—术语，定义及参数（GB/T 10610-2009，ISO4287，IDT）ISO13385-1，产品几何技术规范（GPS）—尺寸测量设备—第1部分：卡尺；设计和计量特性ISO80000-1:2009，量和单位—第1部分：总则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

磨损Wear固体材料由于与一种或多种材料接触发生相对运动，其表面质量逐渐减少的过程。

磨损测试Wear Test滑动接触中材料摩擦磨损性能的评价方法。

球盘试验法Ball-on-disc Method在一定载荷下，将球形试样接触到旋转的圆盘试样上，从而产生滑动接触的磨损试验。

类金刚石薄膜及其进展苏俊宏;葛锦蔓;徐均琪;吴慎将;陈磊【摘要】为了使研究者能更详细地了解类金刚石(DLC)薄膜的研究现状,综述了类金刚石薄膜的特性及应用,分析对比了目前常用的一些类金刚石薄膜的制备方法,包括物理气相沉积法(PVD)和化学气相沉积法(CVD),并对类金刚石薄膜的抗强激光损伤特性以及提高其激光损伤阈值的方法进行了论述.结果发现,利用PVD法制备的DLC膜的硬度可以达到40 GPa～80 GPa,且薄膜的残余应力可以达到0.9 GPa～2.2 GPa之间,而CVD法则由于反应气体的充入导致类DLC薄膜的沉积速率大大降低,故使用率不高.同时,优化膜系的电场强度设计,采用合理的制备工艺,进行激光辐照后处理,施加外界电场干预均可有效地提高DLC薄膜的抗激光损伤能力,且目前的DLC薄膜的激光损伤阈值可达到2.4 J/cm2.【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2015(036)005【总页数】8页(P799-806)【关键词】薄膜;类金刚石;制备工艺;激光损伤【作者】苏俊宏;葛锦蔓;徐均琪;吴慎将;陈磊【作者单位】西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】O484引言类金刚石（diamond－like carbon，DLC）薄膜是以sp3、sp2键结合为主体，并混合有少量sp1键的远程无序立体网状非晶态结构，这种结构使得DLC薄膜具有一系列优良的物理化学性能，如红外波段透明、硬度高、摩擦系数小、化学性能稳定、热膨胀系数小等，从而使该薄膜在光学、电学、材料、机械、医学、航空航天等领域引起了科研工作者的广泛关注［1－4］。

金刚石膜的应用以及制备方法——————微波等离子体ＣＶD制备金刚石膜前言:随着对金刚石的深入研究以及广泛应用，对硬质碳素材料有了进一步探索和需求，因此渴望找到一种可以代替金刚石的的材料。

自从1971年Aisｅnberｇ和Chaｂｏt第一次利用碳的离子束沉积技术制备出具有金刚石特征的非晶碳膜以后，全球范围内掀起了制备类金刚石薄膜的浪潮。

金刚石膜具有高硬度、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、高稳定性、宽能隙和载流子高迁移率等优异性质和这些优异特性的组合，是一种在传统工业、军事、航天航空和高科技领域具有广泛应用前景的新材料，被称为是继石器时代、青铜器时代、钢铁时代、硅时代以来的第五代新材料，亦被称为是继塑料发明以来在材料科学领域的最伟大的发明。

微波等离子体化学气相沉积金刚石膜（简称：ＣＶD金刚石膜），具有沉积速度快、纯度高、成膜均匀、面积大、结晶好、成本低等优点，是当今国际上制备金刚石膜的最先进方法,亦是金刚石膜制备技术的发展方向。

世界上各大金刚石膜制品公司皆主要采用微波等离子体化学气相法制备金刚石膜。

一、金刚石膜在当代社会中的重要作用。

(1）金刚石膜刀具应用金刚石膜硬度高、热导率高、摩擦系数低、生物相容性好以及这些优异性能的组合,可制成金刚石膜的切削刀具、机芯、密封件、人工关节等。

使用金刚石膜工具不仅可以极大提高工具的使用寿命与工效，还可以极大提高加工精度。

更重要的是解决了超硬合金、陶瓷材料、碳纤维、玻璃纤维等超难加工材料的切削加工难题，为高、新、精、尖技术和工艺的发展奠定了基础。

（２）金刚石膜光学应用使用微波等离子体化学气相法沉积金刚石膜于镜头、钟表、仪表等表面，可制造真正的永不磨损镜头和钟表等,并极大提高光学镜头的适用范围和成像质量,适应各种恶劣的环境。

美国哈勃望远镜的镜头使用了表面沉积金刚石薄膜技术，以适应外太空的恶劣环境和提高成像质量。

(３）金刚石膜航天应用金刚石膜具有良好的抗辐照性能，以金刚石膜为基底的电子器件在高空电离辐射、热辐射和宇宙射线的作用下仍能保持良好的工作性能，在航天器中具有重要的应用。