纳尺度下类金刚石(DLC)薄膜摩擦性能研究

摘要：

类金刚石薄膜(DLC)作为保护涂层在磁存储系统和微/纳米机电系统(M/NEMS)等方面的应用十分广泛,但其在实际应用中存在着摩擦副的设计问题,本文中采用物理气相沉积(PVD)技术以金属Cr作为过渡层在硅基底上制备类金刚石薄膜,利用原子力显微镜,对类金刚石薄膜的表面特性进行表征,并研究针尖的力学性能对类金刚石薄膜摩擦学性能的影响.结果表明纳尺度下硅针尖和氮化硅针尖测得的摩擦力与法向载荷之间均呈线性关系,这说明针尖材料对类金刚石薄膜的摩擦性能没有影响.Si针尖的SEM图像表明:高载荷下,Si/DLC摩擦副的摩擦系数增加是由于Si针尖的磨损;而类金刚石薄膜的AFM图像表明:Si3N4/DLC摩擦副的摩擦系数增加是由于类金刚石薄膜表面的粗糙峰在高载条件下发生了塑性变形,DMT理论计算验证了我们的实验结果.因此,本研究对于类金刚石薄膜在实际应用中摩擦副的设计具有指导意义.

关键词：类金刚石薄膜、针尖材料、摩擦副、摩擦系数

所属期刊栏目：32

分类号：TH117.1

资助基金：The project was supported by the National Basic Research Program of China 2011CB707605 and the Natural Science Foundation of China 50875047,50925519 and Jiangsu Science Foundation of China BK20140627.国家重大基础研究计划2011CB707605、国家自然科学基金50875047,51445007和江苏省自然科学基金BK20140627资助.

在线出版日期：2015-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：242-248