组分膜厚度对多层碳膜力学及摩擦学性能影响研究

摘要

通过使用电子回旋共振(ECR)等离子体装置,采用电子/离子交替照射技术,制备了一种具有优良摩擦学性能的多层碳纳米薄膜.该薄膜的两种组分膜分别由具有良好电、磁学特性的石墨烯纳晶嵌层电子照射薄膜与良好力学性能的离子照射薄膜构成.在保证两种组分膜厚度相同的条件下,制备了具有总厚度相同而单层组分膜厚度变化的多层碳膜.研究表明单层组分膜的厚度对于多层膜的力学、摩擦学性能具有主导作用.随着单层组分膜厚度的下降,多层膜的表面粗糙度(Ra)从4.51nm下降到0.095nm,而多层膜的硬度从4.65GPa上升到9.86GPa.球盘磨损实验的结果表明,当单层组分膜的厚度下降到5nm时,多层膜可以具备良好的摩擦学性能,其摩擦系数为0.028并且磨损寿命大于15000圈.