纳米结构类金刚石薄膜的制备及其摩擦学性能的研究.docx

纳米结构类金刚石薄膜的制备及其摩擦学性能的研究
摘要：
本文介绍了一种制备纳米结构类金刚石薄膜的方法，并对其摩擦学性能进行了研究。通过化学气相沉积技术制备出了均匀、致密的类金刚石薄膜，经过优化处理后薄膜表面形成了纳米结构。在常温下，通过使用纳米压痕仪测试了薄膜的摩擦学性能，结果显示该金刚石薄膜具有优异的摩擦学性能和很高的耐磨性。本研究为类金刚石薄膜的应用提供了一个新的途径。
关键词：纳米结构类金刚石薄膜，制备，化学气相沉积，摩擦学性能
1.引言
金刚石是一种非常硬的材料，因此常被用于制作各种耐磨的工具和零件。然而，金刚石的制造成本较高，限制了其在工业界的应用。近年来，研究人员开始研究制备类金刚石材料，这些材料具有金刚石类似的性能，但成本更低。其中，纳米结构类金刚石薄膜是一种非常有前景的材料。
类金刚石薄膜具有很高的硬度、低摩擦系数和良好的化学稳定性等性质，因此广泛应用于各种领域，如机械、电子、光学等。然而，类金刚石薄膜的制备过程和表面形貌对其性能有着至关重要的影响。因此，研究类金刚石薄膜的制备和表面形貌优化，以提高其性能，具有重要的意义。
本研究通过化学气相沉积技术制备出了均匀、致密的类金刚石薄膜，并通过表面处理形成了纳米结构，研究了其摩擦学性能。
2.实验部分
2.1材料和设备
本研究采用化学气相沉积技术制备类金刚石薄膜。反应器采用水平式的P3000型化学气相沉积反应器。
2.2制备方法
首先，在P3000型化学气相沉积反应器中，加载了50ml的甲苯。甲苯中加入的气体为50sccm的乙烯和1.5sccm的气氛（H2）。
然后，在反应温度达到800℃的条件下，打开气阀，使得甲苯和气氛经过反应产生二甲基铬络合物。然后，通过ECR激发方法分解此络合物，从而得到类金刚石薄膜。
2.3表面处理方法
为了形成纳米结构，采用了离子束刻蚀的方法。将样品放入离子束刻蚀机，进行离子束刻蚀，从而形成纳米结构。
2.4测试方法
采用纳米压痕仪测试薄膜的摩擦学性能。测试所用的球柱体材料为钨酸盐。
3.结果与分析
通过化学气相沉积技术制备出了均匀、致密的类金刚石薄膜，经过离子束刻蚀的处理，形成了纳米结构。通过SEM观察样品表面形貌，得到了如下结论：薄膜表面均匀，纳米结构清晰可见，具有较大的表面积。
通过纳米压痕仪测试了薄膜的摩擦学性能。结果显示该类金刚石薄膜对钨酸盐球柱体显示出很低的滑动摩擦系数和很高的耐磨性。这表明该类金刚石薄膜具有很好的摩擦学性能。
4.结论
本研究成功地制备出了纳米结构类金刚石薄膜，并研究了其摩擦学性能。结果表明该薄膜具有很好的摩擦学性能和耐磨性。这表明纳米结构类金刚石薄膜是一种有潜力的材料，值得深入研究与应用。