类金刚石薄膜

摘要： 本文采用透射光谱法测量Ge基底类金刚石薄膜(Diamond-like carbon,DLC)的光谱曲线.应用测量的光谱曲线,基于模拟退火算法,构建目标优化函数,通过光谱反演法得到薄膜的厚度、折射率、消光系数.该方法得到的Ge基底类金刚石膜的光学参数与椭偏仪测试结果比对,折射率误差小于1％,厚度误差小于2％.并且将薄膜的光学参数带入透过率理论计算模型,得到的Ge基底类金刚石薄膜透射光谱曲线和实际测试曲线的误差小于2％.该方法只需测量透射光谱曲线,通过计算就能得到薄膜光学参数,对光学薄膜设计和加工具有重要指导意义.

摘要： 清华大学郑泉水院士团队利用石墨和类金刚石薄膜构成的结构超滑体系,在大气环境和2.5 m/s的相对滑动速度下,实现了长达100 km距离的无磨损接触滑动。研究者将微米尺度石墨片粘接在探针前端,通过纳米操作手操纵石墨片与一块盘片上的原子级光滑的类金刚石薄膜接触。实验中石墨片位置固定,盘片的转动会使石墨片与类金刚石薄膜间发生相对滑动。

摘要： 柴油机关键部件活塞销受到周期性的交变机械载荷和热载荷作用,易因粘着导致磨损.为提高柴油机活塞销的摩擦磨损性能,采用磁控溅射方法在活塞销表面沉积了Cr、W、Cr与Ti 3种金属掺杂的类金刚石薄膜(DLC)涂层,运用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪分析DLC涂层表面微观形貌和结构,并进行摩擦磨损性能和膜-基结合强度测试.结果表明:3种涂层表面微观形貌类似,致密、无明显缺陷和孔洞,但都附着少量的颗粒物,相较而言掺杂Cr的DLC涂层表面更加平滑;掺杂Cr的DLC涂层,Cr以单质和CrC化合物形式存在,具有更高的膜-基结合强度、更优的摩擦学性能;掺杂Cr与Ti的DLC涂层性能与掺杂Cr的DLC涂层类似,Cr、Ti以单质和CrC、TiC化合物的形式存在;掺杂W的DLC涂层,由于生成了WC化合物,涂层脆性高,韧性较差.

摘要： 为充分发挥类金刚石薄膜的优良特性,促进其广泛应用,分析了DLC碳膜结构特点、优良性质及应用现状,综述了类金刚石薄膜的几种常见制备方法:等离子增强化学气相沉积法(PECVD)、脉冲激光沉积法(PLD)、磁过滤阴极真空电弧法(FCVA)、磁控溅射法(MS).分析了常用元素的掺杂改性手段,比较了不同制备方法的优缺点,总结了不同制备方法技术成熟度,展望了DLC碳膜未来应用前景和发展方向.

摘要： 针对DLC薄膜内应力大,膜基结合强度较差的问题.本文通过磁过滤真空阴极电弧设备,沉积不同偏压下的单层DLC薄膜,并以此为基础控制沉积多层DLC薄膜时各个阶段的偏压,镀制不同调制比下三层结构的DLC薄膜,最终使用纳米压痕划痕仪测试薄膜硬度、弹性模量和膜基结合强度,探讨了不同调制比对DLC薄膜机械性能的影响.实验结果表明:多层DLC薄膜硬度、弹性模量和膜基结合强度明显优于单层DLC薄膜.当多层DLC薄膜的调制比为1 ∶ 1 ∶ 8时薄膜硬度达到最大值70.14 GPa,薄膜弹性模量达到最大值794.8 GPa;当多层DLC薄膜的调制比为2∶2∶6时薄膜膜基结合强度较好,在最大划痕载荷25 mN的条件下,划痕的位移深度仅为57.3 nm,且薄膜硬度平均可达66.7 GPa,具有较好的综合性能.

摘要： 着抗生素的广泛应用,细菌的耐药性也不断增强,由此引发的抗生素滥用问题牵扯着大众的关心。在此背景下,寻找替代品解决抗菌问题成为了研宄的热点。以金刚石为代表的碳基材料具有良好的抗菌性能。以其制作的薄膜、涂层或颗粒表现出远大的应用前景。综述介绍了金刚石薄膜、纳米金刚石、类金刚石薄膜及其复合物的抗菌性能,并总结了对应于各菌株的最有效组分/浓度。特别地,文章还讨论了(类)金刚石材料的抗菌作用机理以及可能对结果产生影响的参数,进一步展望了这类材料在生物医疗以及食品工业的应用。

摘要： 随着航空航天技术的不断发展,航天材料在使用过程中会面临更加复杂苛刻的服役环境,研究出具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性等不同防护功能的涂层材料成为当前的研究重点.本文系统归纳和评述了润滑涂层、耐磨涂层与耐蚀涂层材料的研究进展,主要包括DLC薄膜、MoS2薄膜、氮化物涂层、石墨烯基涂料等.在此基础上并探讨了复合、梯度多层、纳米多层等结构设计方法和工艺技术及对涂层性能的增强机制.指出航天功能防护涂层未来将向着通过跨尺度结构设计,综合多种防护机理制备出超长寿命的航天功能防护涂层的方向发展.

摘要： 采用电沉积技术,在低电压(3.0 V)下分别以乙酸、氯乙酸、二氯乙酸和三氯乙酸为碳源,在FTO导电玻璃基体上电沉积类金刚石薄膜.实验考察了氯代乙酸水溶液中氯原子的取代数量对类金刚石薄膜的厚度、形貌、结构以及电导率的影响.实验结果表明,在氯原子数量不同的氯代乙酸水溶液中电化学沉积类金刚石薄膜由易到难的顺序为:氯乙酸、乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸.且在氯乙酸水溶液中电沉积所得薄膜的厚度以及电导率最大,在三氯乙酸水溶液中沉积的薄膜厚度及电导率最小,薄膜颗粒的粒径随着氯原子数量的增多而减小,薄膜的石墨化程度越来越强.

摘要： 利用等离子体增强化学气相沉积技术,在不同粗糙度的TC4钛合金表面制备类金刚石(DLC)薄膜,探究其在人体体液环境过程中的腐蚀行为及相关机理.结果表明:不同粗糙度TC4钛合金表面制备DLC薄膜的耐蚀性能有显著差异.粗糙度过低时,DLC膜致密度较低,膜基结合力下降,在浸泡过程中薄膜已发生腐蚀而破损.过高的粗糙度会导致DLC薄膜发生点蚀而降低其使用寿命.粗糙度为800目的TC4钛合金表面制备的DLC薄膜浸泡在模拟人体体液中具有更好的稳定性和耐腐蚀能力.

摘要： 利用等离子体增强化学气相沉积技术,在不同粗糙度的TC4钛合金表面制备类金刚石(DLC)薄膜,探究其在人体体液环境过程中的腐蚀行为及相关机理。结果表明:不同粗糙度TC4钛合金表面制备DLC薄膜的耐蚀性能有显著差异。粗糙度过低时,DLC膜致密度较低,膜基结合力下降,在浸泡过程中薄膜已发生腐蚀而破损。过高的粗糙度会导致DLC薄膜发生点蚀而降低其使用寿命。粗糙度为800目的TC4钛合金表面制备的DLC薄膜浸泡在模拟人体体液中具有更好的稳定性和耐腐蚀能力。

摘要： 类金刚石薄膜(DLC)具有十分优异的减摩耐磨性能,是一种极具发展潜力的固体润滑材料.但其摩擦学性能受到很多因素的影响,这些因素主要可以分为两大类:固有因素和外在因素.在不同的固有因素和外界因素影响下DLC薄膜的摩擦学性能会产生较大差异,这大大制约了人们对其摩擦学行为及摩擦机理的认识,限制了其应用范围的扩展.文章总结了目前有关DLC薄膜摩擦机理的三种理论,即转移膜理论、滑行界面石墨化理论和化学吸附钝化悬键理论,并在此基础上概括分析了各固有因素和外界因素对DLC薄膜摩擦学性能的影响及其机理,提出未来可以从基础理论和相关技术两方面对DLC薄膜的摩擦学性能展开深入研究.

摘要： 利用阳极层离子源辅助磁控溅射技术在316L不锈钢上制备了不同钛掺杂含量的类金刚石薄膜(Ti-DLC).采用白光干涉仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)考察了五种钛掺杂含量Ti-DLC薄膜的化学组成和微观结构.采用SRV摩擦磨损试验机在边界润滑条件下进行摩擦磨损实验.实验结果表明,在较低Ti掺杂含量(0％～0.68％) Ti-DLC薄膜中,掺杂的钛元素以单质形式固溶在碳基质中,当钛含量达到5.81％时,薄膜内sp2-C含量继续降低,而sp3-C含量有所增加,并有大量硬质颗粒TiC和TiO2形成,这是导致5.81％Ti-DLC薄膜硬度和弹性模量比低钛掺杂含量Ti-DLC有所提高的原因;低Ti掺杂含量(0％～0.68％)Ti-DLC薄膜在油润滑条件下具有较为优异的摩擦学性能,尤其是0.68％Ti-DLC,获得最小摩擦系数0.103,这是由于钛原子分散在碳基质中,对薄膜起到了固溶强化的作用,而钛含量达到5.81％时,由于有硬质颗粒TiC和TiO2的存在,Ti-DLC薄膜的摩擦、磨损程度均明显加剧,导致摩擦学性能变差.

摘要： 采用离子束复合磁控溅射沉积技术在硬质合金上制备了不同W过渡层厚度的类金刚石薄膜,重点考察了过渡层厚度对薄膜结构成分、表截面形貌、机械性能和膜基结合性能的影响.研究结果表明:类金刚石薄膜结构性能强烈依赖于W过渡层的厚度.随过渡层厚度的增加,C-Csp3含量先增加后降低,而残余应力逐渐降低;薄膜基体成分扩散发生界面机械互锁现象;当过渡层厚度为351nm时,薄膜硬度达到最大值,为26GPa,膜基结合力达70N以上,与未镀过渡层的薄膜体系相比提高了40％.

摘要： CoCrMo合金构成的全同金属人工髋关节失效原因在于植入体在体内环境中的磨损与腐蚀.各国学者采用生物相容性的覆层和织构化改性技术方法延缓金属磨损与离子释放,然而植入体与骨组织之间的界面相互作用因摩擦学行为的引入而愈加严酷.本项目提出对类金刚石薄膜(DLC)改性的织构表面接触引导生长细胞膜,使其具有良好的生物相容性及减摩性;在合适的应力和介质作用下,因摩擦失活的细胞膜进行自修复,提高了磨损防护能力,减少了磨屑的产生.

摘要： 采用射频等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法以甲烷气体为碳源,在玻璃基体上沉积类金刚石(DLC)薄膜作为保护层,并研究低气压(0.1～2.6Pa)沉积条件下薄膜的结构、氢含量、表面形貌、光学常数与摩擦磨损特性.结果表明,薄膜的拉曼光谱呈现典型的类金刚石结构,推断薄膜中氢元素含量随气压升高先减小再增大.椭偏分析结果表明薄膜的折射率与消光系数均随气压升高先增大再减小,与氢元素含量呈现相反的变化趋势.薄膜表面光滑平整,粗糙度仅为3A左右,且随气压升高而增大,其中0.13Pa、200W、甲烷流量为80sccm时制备的DLC薄膜具有最佳的耐磨性能,对玻璃基体起到良好的保护作用.

摘要： 介绍了采用微波表面波等离子体化学气相沉积(MW Surface-wave PECVD)的方法,在PET包装材料的表面沉积类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)薄膜,以改善其阻隔性能.实验以乙炔作为单体,氩气为放电气体沉积DLC薄膜.采用傅立叶红外光谱(FTIR),拉曼光谱(Raman Spectra)以及表面轮廓仪等分析薄膜的结构、成分以及厚度分布.通过测试PET薄膜的氧气透过率(Oxygen Transmission Rate,OTR)和水蒸气透过率(Water Vapor Transmission Rate,WVTR)分析DLC薄膜沉积对阻隔性的影响.结果表明,在PET包装材料表面沉积纳米厚度的类金刚石薄膜可以大大改善其阻隔性能,氧气透过率降低约100倍,水蒸汽透过率降低约130倍.

摘要： 介绍了采用微波表面波等离子体化学气相沉积(MW Surface-wave PECVD)的方法,在PET包装材料的表面沉积类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)薄膜,以改善其阻隔性能.实验以乙炔作为单体,氩气为放电气体沉积DLC薄膜.采用傅立叶红外光谱(FTIR),拉曼光谱(Raman Spectra)以及表面轮廓仪等分析薄膜的结构、成分以及厚度分布.通过测试PET薄膜的氧气透过率(Oxygen Transmission Rate,OTR)和水蒸气透过率(Water Vapor Transmission Rate,WVTR)分析DLC薄膜沉积对阻隔性的影响.结果表明,在PET包装材料表面沉积纳米厚度的类金刚石薄膜可以大大改善其阻隔性能,氧气透过率降低约100倍,水蒸汽透过率降低约130倍.

摘要： 使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在304不锈钢基体表面制备含硅和不含硅类金刚石(DLC)涂层.采用拉曼光谱研究了薄膜的热稳定性,维氏硬度计、划痕仪表征了所制薄膜的硬度和膜基结合力.结果表明,对于非成建CHn的含氢DLC涂层,硅掺杂可以明显地提高涂层中的sp3含量,但低硅掺杂(＜6at％Si)降低涂层的热稳定性;高硅掺杂(＞12at％Si)则提高涂层热稳定性.掺硅可以抑制薄膜退火过程中硬度的变化,硅的掺杂提高DLC薄膜的膜基结合力.

摘要： 使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在304不锈钢基体表面制备含硅和不含硅类金刚石(DLC)涂层.采用拉曼光谱研究了薄膜的热稳定性,维氏硬度计、划痕仪表征了所制薄膜的硬度和膜基结合力.结果表明,对于非成建CHn的含氢DLC涂层,硅掺杂可以明显地提高涂层中的sp3含量,但低硅掺杂(＜6at％Si)降低涂层的热稳定性;高硅掺杂(＞12at％Si)则提高涂层热稳定性.掺硅可以抑制薄膜退火过程中硬度的变化,硅的掺杂提高DLC薄膜的膜基结合力.

摘要： 使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)在304不锈钢基体表面制备含硅和不含硅类金刚石(DLC)涂层.采用拉曼光谱研究了薄膜的热稳定性,维氏硬度计、划痕仪表征了所制薄膜的硬度和膜基结合力.结果表明,对于非成建CHn的含氢DLC涂层,硅掺杂可以明显地提高涂层中的sp3含量,但低硅掺杂(＜6at％Si)降低涂层的热稳定性;高硅掺杂(＞12at％Si)则提高涂层热稳定性.掺硅可以抑制薄膜退火过程中硬度的变化,硅的掺杂提高DLC薄膜的膜基结合力.

摘要： 本发明公开一种在类金刚石(DLC)薄膜表面制备羧基改性层的方法。该方法是在常温、气相条件下，应用低能射频等离子体激发工艺对DLC薄膜表面进行羧基改性，并对羧基改性后的DLC薄膜表面进行氢化处理，制备出具有稳定羧基改性层的DLC薄膜；羧基改性层与DLC表面碳层结合牢固，改性层厚度小于10nm。该方法制备的羧基改性层的羧基含量高，纯度高，并且不会改变薄膜内部原有的物理化学特性，可应用于生物传感器、生物材料等生物医学领域。

摘要： 本发明公开一种在类金刚石(DLC)薄膜表面制备羧基改性层的方法。该方法是在常温、气相条件下，应用低能射频等离子体激发工艺对DLC薄膜表面进行羧基改性，并对羧基改性后的DLC薄膜表面进行氢化处理，制备出具有稳定羧基改性层的DLC薄膜；羧基改性层与DLC表面碳层结合牢固，改性层厚度小于10nm。该方法制备的羧基改性层的羧基含量高，纯度高，并且不会改变薄膜内部原有的物理化学特性，可应用于生物传感器、生物材料等生物医学领域。

摘要： 本申请提供用物理气相沉积(PVD)方法将纳米金刚石和类金刚石碳共沉积到衬底上的方法，该方法包括：提供衬底，提供离子化碳等离子体的来源，提供纳米金刚石的来源，将纳米金刚石和离子化碳等离子体向衬底喷射以将纳米金刚石和类金刚石碳共沉积到衬底上。本申请还提供包含纳米金刚石和类金刚石碳的复合膜。

摘要： 为了以动态化学制造类金刚石碳结构,在密闭容器内加入混合碳相,用载能体使这种碳相进行化学反应,以便作为反应产物生成分散的凝聚态碳。这种反应产物经受原子氢辅助的低温等离子体作用,实现碳向高纯立方晶格结构的相变。用此方法可以得到具有约100%纯度的立方金刚石相的类金刚石碳结构。晶粒大小在5nm和50nm之间的范围内和簇大小的量级在50nm和20μm之间。分散体中的颗粒直径在40nm和500nm之间。本发明碳结构适合用于硬质材料的表面处理,用作电绝缘体或用作传热介质。为此目的把类金刚石碳结构加入悬浮液、分散体、乳状液、喷雾剂、膏剂、油脂、蜡或漆体系中。

摘要： 本发明涉及一种在碳化硅粉体表面包覆一层金刚石或类金刚石薄膜的方法：以碳化硅粉体作为基底材料，将其浸渍于生物质衍生碳质中间相乙醇溶液中；或者在生物质衍生碳质中间相乙醇溶液中引入催化剂；一边搅拌，同时超声数分钟，静置后分层，倒去溶液后，过滤，烘干，得到浸渍后的碳化硅粉体；将得到的包覆中间相的碳化硅粉体置于气氛炉中热处理，即得表面包覆金刚石或类金刚石薄膜的碳化硅粉体材料。该制备工艺简单，无需高温高压，成本低。

摘要： 一种采用类金刚石复合膜法进行金刚石薄膜平坦化的工艺，步骤如下：1)以单面抛光的硅片为基底，采用常规沉积工艺制备金刚石薄膜；2)在沉积金刚石薄膜的硅片上，采用化学气相沉积法，沉积类金刚石薄膜；3)采用化学机械抛光法，对类金刚石薄膜进行平坦化，从而得到高度平坦化的金刚石薄膜。本发明的优越性是：本发明制备方法简单，具有去除量少、表面硬度小、抛光效率高等优点，消除了各种去除式抛光工艺的缺点，增大了抛光面积，提高了薄膜质量，采用非金刚石粉的磨料可大大降低成本，通过实验证实可以高效率的得到表面粗糙度Ra＜1.5nm的金刚石薄膜，而金刚石薄膜仍保持原有性质不变。

摘要： 本发明公开了一种基于类金刚石薄膜中间层的纳米金刚石薄膜制备方法，利用离子束复合中频溅射法在单晶硅衬底上预先沉积一层类金刚石薄膜作为中间层；随后在类金刚石薄膜中间层上利用微波等离子体气相沉积法，外加负偏压辅助沉积得到纳米金刚石薄膜。本发明利用类金刚石薄膜产生高浓度的碳源，增加碳的过饱和度，从而提高了纳米金刚石薄膜的形核密度；在偏压形核过程中引入大量的原子氢，增加刻蚀效率，对降低纳米金刚石薄膜的晶粒尺寸，提高异质外延纳米金刚石薄膜的形核密度，以及制备高质量纳米金刚石薄膜有很大意义。

摘要： 本发明公开了一种快速、准确比较类金刚石薄膜结构中金刚石相及石墨相含量的方法。该方法利用金刚石相对于红外光具有高透过低吸收的特性，而石墨相恰恰相反的特性通过测量待比较的类金刚石薄膜的红外光透过的高低而得到其中金刚石相以及石墨相含量的高低。与现有技术相比，本发明方法能够快速、准确地比较类金刚石薄膜结构中金刚石相及石墨相含量，并且适用的膜厚范围宽。

摘要： 本发明涉及一种在碳化硅粉体表面包覆一层金刚石或类金刚石薄膜的方法：以碳化硅粉体作为基底材料，将其浸渍于生物质衍生碳质中间相乙醇溶液中；或者在生物质衍生碳质中间相乙醇溶液中引入催化剂；一边搅拌，同时超声数分钟，静置后分层，倒去溶液后，过滤，烘干，得到浸渍后的碳化硅粉体；将得到的包覆中间相的碳化硅粉体置于气氛炉中热处理，即得表面包覆金刚石或类金刚石薄膜的碳化硅粉体材料。该制备工艺简单，无需高温高压，成本低。

摘要： 本发明是一种用脉冲电弧放电电离有机溶液制备金刚石和类金刚石薄膜，即：将有机溶液在常温常压和脉冲电压0.5～30KV条件下，诱导阳、阴电极(1)、(2)产生脉冲电弧放电，使有机溶液电离成含碳等离子体，冲向并沉积在基板(3)上，制得金刚石薄膜或类金刚石薄膜。本发明具有合成温度低和沉积速率快等优点。