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基于类石墨薄膜sp2润滑相的超低摩擦界面演化机制研究

碳材料种类丰富，尤其是sp²相碳结构众多，如石墨烯、碳纳米管、类富勒烯结构、类石墨结构等，它们具备独特的物理特性、化学惰性和生物相容性，并且作为优异的固体润滑材料，在工业、农业、医疗、航空航天等领域拥有广泛的应用前景。本项目研究了高sp²相类石墨（GLC）薄膜与不同摩擦副的摩擦学性质。在实验中，我们发现自配对的GLC在干燥氮气中摩擦系数为0.005，但维持超滑的时间较短，原因是镀在钢球表面的GLC在高应力下结合力较弱。为了进一步研究表面改性后的薄膜性质，分别对GLC薄膜在不同气氛环境中进行热处理，使掺杂后GLC薄膜的抗磨性能有效提升，在大气环境中进行20万次摩擦测试后，摩擦系数依然低于0.1。本项目致力于通过元素掺杂工艺提升碳基薄膜的超滑与超长耐磨性质，厘清掺杂元素在sp²相碳层与层之间作用的微观机理，最终解决sp²相碳层结构易滑移、破碎的问题。