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真空原子氧对类富勒烯碳薄膜作用机制及摩擦学性能影响

原子氧,类富勒烯,摩擦学性能

空间运动部件润滑失效已经成为制约空间技术装备寿命和可靠性的瓶颈，发展适用于空间环境的高可靠性、低摩擦、长寿命的润滑材料与技术，对发展长寿命在轨飞行器具有十分重要的意义。本文采用等离子增强化学气相沉积系统制备了含氢类富勒烯碳膜，研究了真空原子氧对类富勒烯碳薄膜的作用机制及摩擦学性能影响：（1）原子氧辐照前后，类富勒烯碳薄膜厚度几乎没有变化。但薄膜中奇元环比例降低，薄膜中的sp2杂化碳变少，sp3杂化碳含量增多；（2）经过原子氧暴露后，薄膜中C-O键（羟基）降低，C=O键（羧基）明显增加，然而，以氧化物形式存在的碳原子的总比例并没有因为原子氧暴露而明显增加（从11.3%只增加到13.0%）。由于类富勒烯碳薄膜笼状结构存在，薄膜中氢含量未发生明显变化；（3）原子氧辐照后，薄膜中类富勒烯结构相对减少，在摩擦过程中，摩擦系数略有升高，但仍表现出低摩擦现象。以上结果为碳基固体润滑薄膜空间应用提供理论和实验基础。