第十五届全国表面工程大会

DLC固体润滑涂层与表面织构化结合的协同润滑技术是提升动态机械表面耐磨润滑性能、延长使用寿命并实现高可靠性运行的有效途径。然而，由于摩擦磨损行为与材料表/界面结构密切相关，表面织构参数优化、固液复合润滑体系在极端工况下的耦合效应以及选择性氢化诱导的界面相互作用转变等关键科学问题，尚缺乏原子尺度的原位实验表征手段来揭示其内在机理。本研究系统探究了DLC涂层表面织构参数的优化设计及其润滑机理。通过分子动力学模拟，揭示了表面织构对润滑行为的调控机制：在流体动力润滑条件下，织构深度增加可能导致界面润滑状态转变，而织构宽度变化则显著影响流体润滑效果；干摩擦条件下，C-C键合诱导的界面交联是主要摩擦来源。进一步研究表明，在不同油含量和接触压强的耦合工况下，最佳润滑性能取决于界面钝化程度与流体动力润滑效应之间的动态平衡。值得注意的是，极端压强可能导致织构层结构坍塌，引发润滑油异常流动，从而对减摩性能产生负面影响。此外，通过选择性氢化可有效调控织构化表面的摩擦学性能，氢原子的引入显著降低了界面交联程度，提高了摩擦稳定性，具体而言：在干摩擦条件下，氢原子通过占据a-C表面活性位点实现界面隔离，而滑动过程中-CH团簇的动态分离与重组行为增强了界面排斥作用；在油润滑条件下，润滑机理转变为油分子与氢化凸起之间的相互作用。这些发现为设计高性能固体润滑系统提供了重要的理论指导。
 

非晶碳,表面织构化,摩擦机理,分子动力学