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真空环境下类富勒烯碳薄膜与不同配副材料的摩擦学性能
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作者 魏晓莉 程志强 +2 位作者 李春燕 冯钰媛 高凯雄 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第21期55-62,共8页
目的提高类富勒烯碳薄膜真空摩擦学性能。方法采用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)制备了类富勒烯碳薄膜(FLC),利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和纳米力学仪等研究了薄膜厚度、结构及力学性... 目的提高类富勒烯碳薄膜真空摩擦学性能。方法采用等离子增强化学气相沉积技术(PECVD)制备了类富勒烯碳薄膜(FLC),利用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(Raman)和纳米力学仪等研究了薄膜厚度、结构及力学性能。采用真空摩擦试验机考察了真空环境下类富勒烯碳薄膜分别与非晶碳薄膜(DLC)、FLC、钢球和MoS_(2)薄膜组成配副的摩擦学性能,结合磨痕形貌和转移膜Raman及HRTEM结构分析,探究了材料的摩擦磨损机制。结果MoS_(2)与FLC组成的摩擦副具有低摩擦因数(0.02)和低磨损率(10‒20 m^(3)/(N·m)),类富勒烯碳薄膜具有高硬度,能够在摩擦过程中支撑容易“坍塌”的MoS_(2)。结论在摩擦过程中类富勒烯结构因剪切力和Mo的催化作用发生解构现象,引起薄膜中的sp3向sp2转变,并且重建为片状石墨片。MoS_(2)形成了转移膜在摩擦过程中扮演的角色一方面是润滑剂,另一方面是催化剂,作为润滑剂能够改善磨损情况,作为催化剂参与类富勒烯结构的重构过程,获得在真空环境下的低摩擦因数和低磨损性能。 展开更多
关键词 真空环境 摩擦 磨损 富勒烯薄膜 二硫化钼 摩擦催化
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一种类富勒烯碳膜与不同偶件对摩时的摩擦学行为及其机制研究 被引量:4
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作者 王霞 王鹏 +2 位作者 张斌 杨生荣 张俊彦 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期304-310,共7页
采用磁控溅射钛靶,以甲烷和氩气为前驱体,在单晶硅片表面制备了类富勒烯碳薄膜,采用高分辨率透射电子显微镜对薄膜的微观形貌进行了表征,采用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度及弹性回复,在球-盘微摩擦试验机上考察了薄膜与不同偶件(Si3N4球... 采用磁控溅射钛靶,以甲烷和氩气为前驱体,在单晶硅片表面制备了类富勒烯碳薄膜,采用高分辨率透射电子显微镜对薄膜的微观形貌进行了表征,采用纳米压痕仪测定了薄膜的硬度及弹性回复,在球-盘微摩擦试验机上考察了薄膜与不同偶件(Si3N4球、Al2O3球、钢球)对摩的摩擦学行为.结果表明,薄膜具有类富勒烯结构特征,薄膜的硬度为20.9 GPa,对应的弹性回复高达85%.薄膜的摩擦性能与摩擦偶件相关:FL-C薄膜与Si3N4球对摩时磨屑在Si3N4球接触面充分覆盖,所形成的转移膜充当固体润滑剂而有效降低了摩擦系数;FL-C薄膜与钢球对摩时,由于钢球硬度远低于FL-C薄膜硬度,导致钢球在较高的接触压力下发生变形而使其表面粗糙度变大,摩擦系数增大,且FL-C薄膜表面发生了较为强烈的摩擦氧化反应,破坏了薄膜的原始结构,新生成的氧化聚合物结构较为疏松,在摩擦剪切作用下易于发生磨损. 展开更多
关键词 富勒烯 摩擦学行为 转移膜 摩擦氧化反应
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氮气流量对类富勒烯碳氮薄膜结构及力学性能的影响 被引量:2
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作者 冯兴国 杨拉毛草 +4 位作者 周晖 张凯锋 万志华 胡汉军 郑玉刚 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期236-242,共7页
目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳... 目的在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜,提高9Cr18钢表面强度。方法采用非平衡直流磁控溅射技术,在沉积温度为300℃的Ar和N2混合气氛中溅射C靶,制备类富勒烯CNx薄膜。利用XPS、Raman光谱、SEM研究了类富勒烯CNx薄膜的微观结构,利用纳米压痕仪和球盘摩擦试验机研究了CNx薄膜的力学性能和摩擦学性能。结果类富勒烯CNx薄膜中存在sp2 C—C、sp2 N—C和sp3 C—N化学键,类富勒烯结构的CNx薄膜的ID/IG比值较高且G峰向低峰位移动。随着氮气流量的增加,薄膜的硬度和弹性恢复系数先增大后减小,薄膜的硬度和弹性恢复系数越高,其磨损率越低。结论氮气流量为10 m L/min时制备的CNx薄膜具有较高的硬度和弹性恢复系数以及较低的摩擦系数和磨损率。在9Cr18钢表面制备类富勒烯碳氮薄膜能显著提高其表面强度。 展开更多
关键词 磁控溅射 富勒烯氮薄膜 微观结构 力学性能
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类富勒烯碳基薄膜在离子液体润滑剂作用下的摩擦学性能 被引量:4
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作者 杨保平 龚珍彬 +2 位作者 吴坤尧 赵更锐 张俊彦 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第5期67-71,共5页
利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜.采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜(HRTEM)和LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和X... 利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜.采用FEI Tecnai F30型高分辨透射电镜(HRTEM)和LABRAM HR 800型拉曼光谱仪对薄膜的结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、奥林巴斯STM6测量显微镜和X射线光电子能谱仪(XPS)分析比较薄膜在干摩擦与离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B102)润滑条件下的表界面特性.实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有典型的类富勒烯结构;在离子液体作为润滑剂条件下,含氢类富勒烯碳基薄膜在低频率摩擦时表现出减摩性能;在高频率摩擦中表现出优异的抗磨性能,磨损寿命显著提高.其作用机理可能是离子液体在摩擦过程中作为约束液体,当液体与固体表面接触时,由于分子或原子相互吸引的作用,产生物理吸附边界润滑膜,有效地起到减摩抗磨作用. 展开更多
关键词 含氢类富勒烯基薄膜 离子液体 摩擦学性能 表面吸附 减摩抗磨
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类富勒烯碳薄膜的结构演变及摩擦学性能研究 被引量:1
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作者 杨保平 岳照凡 +2 位作者 王永富 白永庆 张俊彦 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期7-10,22,共5页
通过等离子体增强化学气相沉积技术,以不同沉积时间在硅表面上制备类富勒烯碳薄膜,探究类富勒烯碳薄膜结构演变和摩擦学性能随沉积时间变化规律。利用拉曼光谱和透射电子显微镜,考察类富勒烯碳薄膜微结构和表面形貌随沉积时间的变化。... 通过等离子体增强化学气相沉积技术,以不同沉积时间在硅表面上制备类富勒烯碳薄膜,探究类富勒烯碳薄膜结构演变和摩擦学性能随沉积时间变化规律。利用拉曼光谱和透射电子显微镜,考察类富勒烯碳薄膜微结构和表面形貌随沉积时间的变化。结果表明:碳薄膜内类富勒烯结构含量随沉积时间先增加后保持不变;采用沉积时间为3 h的类富勒烯碳薄膜组成摩擦配伍对,当载荷从8 N增加到14 N时,摩擦因数从0.013降至0.006,即随载荷的增加实现了由低摩擦向超滑的转变。这是因为摩擦诱使类富勒烯碳薄膜发生结构转变,并形成有利于减少摩擦的类球状或外部石墨壳层闭合的纳米颗粒。 展开更多
关键词 富勒烯薄膜 化学气相沉积 摩擦配伍对
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低摩擦长寿命类富勒烯碳基薄膜的制备及其摩擦学特性 被引量:4
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作者 吴坤尧 孟志新 +3 位作者 李兆 丁旭 张斌 张俊彦 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期559-562,共4页
以甲烷(CH4)为前躯体,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅〈n-100〉基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼光谱仪(LABRAM)和多功能X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜及磨屑结构进行表... 以甲烷(CH4)为前躯体,利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术,在单晶硅〈n-100〉基底表面制备含氢类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)。采用高分辨透射电镜(HRTEM)、拉曼光谱仪(LABRAM)和多功能X射线光电子能谱仪(XPS)对薄膜及磨屑结构进行表征;利用摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)分别测试薄膜的摩擦学性能和观察磨屑的微观形貌。结果表明,所制备的碳基薄膜具有类富勒烯纳米结构,且磨屑的显微结构亦呈现类富勒烯结构的特征。同时,类富勒烯纳米结构的碳基薄膜具有优异的摩擦学性能,与传统非晶类金刚石薄膜相比,其磨损寿命显著提高,在载荷为30N、摩擦速率为0.1m/s下薄膜的磨损寿命为3 538.2m,摩擦系数低至0.012左右,显示出长寿命低摩擦特性。 展开更多
关键词 富勒烯基薄膜 长寿命 低摩擦
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甲烷流量对类富勒烯碳基薄膜结构与摩擦学性能的影响
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作者 吴坤尧 宗彦旭 +4 位作者 龚珍彬 杨常清 李兆 鲁媛媛 孟志新 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期158-162,共5页
以甲烷为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积类富勒烯碳基(FL-C∶H)薄膜于单晶硅<n-100>基底材料表面。利用高分辨透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱仪(Ramman)对薄膜的结构形貌进行表征;通过原位纳米力学测试系统和摩... 以甲烷为前驱体,采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术沉积类富勒烯碳基(FL-C∶H)薄膜于单晶硅<n-100>基底材料表面。利用高分辨透射电镜(HRTEM)和拉曼光谱仪(Ramman)对薄膜的结构形貌进行表征;通过原位纳米力学测试系统和摩擦磨损试验机分析比较薄膜在不同甲烷流量的情况下的力学特征及摩擦学特性。实验结果表明:所制备的碳基薄膜具有类富勒烯纳米结构特征,甲烷流量对类富勒烯碳基薄膜(FL-C∶H)的结构和性能具有较大的影响;薄膜的弹性模量、硬度以及薄膜中的类富勒烯结构随着甲烷流量的增加而减小,但是摩擦系数对甲烷流量的变化不敏感。 展开更多
关键词 富勒烯基薄膜 甲烷流量 力学性能 摩擦学性能
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氢、氮、铍、锂原子在缺陷富勒烯C_x(X=58~62)中的吸附与渗透
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作者 岳锌 赵纪军 +1 位作者 邱介山 徐京城 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1018-1024,共7页
碳富勒烯包合物由于潜在的应用前景受到广泛关注.我们采用第一性原理方法计算了氢、氮、锂、铍原子在不同碳富勒烯中的吸附和穿越.根据原子在不同碳富勒烯笼中的势能曲线,我们给出了原子穿越碳富勒烯笼的势垒和势阱,归纳出原子穿越碳笼... 碳富勒烯包合物由于潜在的应用前景受到广泛关注.我们采用第一性原理方法计算了氢、氮、锂、铍原子在不同碳富勒烯中的吸附和穿越.根据原子在不同碳富勒烯笼中的势能曲线,我们给出了原子穿越碳富勒烯笼的势垒和势阱,归纳出原子穿越碳笼机理分为插入机理、渗透机理以及插入机理和渗透机理的混合机理. 展开更多
关键词 第一性原理 碳富勒烯 吸附 穿越
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C_(60)富勒烯亚氨基四氟苯甲酸苯甲酯的制备及表征 被引量:1
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作者 邓前军 胡晓洪 王新平 《化学研究与应用》 CAS CSCD 北大核心 2004年第3期367-368,共2页
A C60-aromatic imino derivative with novel structure was prepared by reaction of C60 with benzoic 4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoicate in chlorobenzene,at 110℃-113℃,under Ar;which was confirmed by FAB-MS,FT-IR,1H N... A C60-aromatic imino derivative with novel structure was prepared by reaction of C60 with benzoic 4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoicate in chlorobenzene,at 110℃-113℃,under Ar;which was confirmed by FAB-MS,FT-IR,1H NMR,13C NMR,19F NMR,UV-vis and HPLC spectra.It cosistents with the C2v symmentry assoiated with [6,6] addition.In addition,this adduct was high stable in therm and high solubility in a solution of chloroform,toluene and acetone;It may find application as microelectronic material in biological,medical and building areas. 展开更多
关键词 60富勒烯 制备 结构 4-叠氮基-2 3 5 6-四氟苯甲酸苯甲酯
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中子辐照法合成新型纳米结构材料 被引量:1
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作者 陈振玲 赵宇亮 柴之芳 《核化学与放射化学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第B07期75-85,共11页
放射化学与纳米科学的交叉,既是放射化学在新兴前学科的应用,也是放射化学本身在前沿领域的发展。本文通过介绍反应堆中子催化引起的富勒烯反应,特别是聚合反应的设计方法、分离纯化过程,产物分析和结构表征等研究,建立了堆中子合成全... 放射化学与纳米科学的交叉,既是放射化学在新兴前学科的应用,也是放射化学本身在前沿领域的发展。本文通过介绍反应堆中子催化引起的富勒烯反应,特别是聚合反应的设计方法、分离纯化过程,产物分析和结构表征等研究,建立了堆中子合成全碳富勒烯二聚体C121,C131和C141的方法,探索开辟利用中子等放射性辐射技术,发展新型纳米结构物质,如全碳富勒烯二聚体、三聚体、甚至四聚体的新方法。全碳富勒烯二聚体既是碳元素的一种新的同分异构体,也是合成富勒烯高聚物的起始物,因此倍受关注。它们在人工光合成、分子电子器件和超分子化学领域有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 放射化学 纳米技术 碳富勒烯二聚体 中子照射 C121 C131 C141
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