第十五届全国表面工程青年学术会议

超润滑是摩擦学领域的一项根本性目标，它为最大限度地减少机械系统的能量耗散和延长其服役寿命提供了巨大潜力。本研究探究了采用闭场非平衡磁控溅射技术合成的硫（S）、钨（W）共掺杂氢化非晶碳（a-C:H(S,W)）薄膜的摩擦学行为。在模拟干气密封环境的干氮气氛中评估了薄膜的摩擦学性能。结果显示，a-C:H(S,W)薄膜展现出卓越的超润滑性（摩擦系数COF = 0.005），且与a-C:H薄膜相比，其磨损率降低了84%，这主要归因于微量硫掺杂所引发的微观结构改性。研究结果表明，硫掺杂促进了a-C:H(S,W)薄膜中sp²-C团簇的形成，从而有助于构建有序的碳网络。这种由硫介导的结构演变同时增强了摩擦界面处类石墨摩擦层的稳定性，显著提高了薄膜的耐磨性。在摩擦过程中，氢化作用诱导形成了一种独特的sp²-C/sp³-C界面结构，这种非公度接触与氢饱和弱剪切界面的协同作用共同实现了宏观超润滑。这一理解将原子尺度的键合特性（C-S配位和sp²-C团簇化）与宏观摩擦学性能联系起来，表明硫掺杂是设计耐用的超润滑碳薄膜的一种有效策略。
 

超润滑,硫掺杂,微量,含氢非晶碳薄膜,界面机制