DLC薄膜固体超滑机理及影响因素研究进展

于卿源 陈新春 张晨辉（清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室）

摘要：类金刚石碳基（Diamond-like carbon，DLC）薄膜可在干燥固体接触工况下表现出0.001 量级的极低摩擦因数（固体超滑），为解决真空、高应力及宽温域等极端工况下的摩擦学问题提供新的技术路线，近年来引起学界的广泛关注。然而，DLC的制备工艺路线及成分结构复杂多样，并且其自润滑特性同时受内在成分结构和外部工况条件的显著影响，为其工程服役性能带来较大不确定性。鉴于此，归纳了DLC 目前的结构体系、沉积工艺原理发展概况，介绍了DLC 面向固体超滑的结构调控研究进展；回顾了超滑现象的发现及DLC 超滑研究历程，并根据超滑界面材料、润滑机理汇总介绍了其最新研究进展；讨论了薄膜成分及成键结构、环境氛围、接触应力及环境温度等因素对DLC 固体超滑行为的影响规律和微观机制；从机械特性、界面元素成分及成键结构演化角度总结分析了DLC 固体超滑的机理，指明了转移膜的形成及其界面悬键钝化、类石墨结构演化对DLC 实现鲁棒性超滑的关键作用；最后对DLC 摩擦学领域科学及工程问题、未来研究方向进行了展望。研究可为新一代面向极端工况的固体润滑涂层设计提供理论支持。

关键词：类金刚石碳基（DLC）薄膜；固体超滑；极端工况；结构演化