超硬材料網(wǎng)

       類金剛石薄膜又稱山膜。碳的一種亞穩(wěn)態(tài)，組成主要是碳，也含有氫，其量隨工藝條件而異，最多時可達20%。類金剛石具有很高的硬度、高導(dǎo)熱性、高絕緣性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、從紅外到紫外的高光學(xué)透過率等。這與金剛石相似，但其性能數(shù)值均低于金剛石膜。類金剛石膜已開始用作耐磨涂層。

       類金剛石碳（DLC）是非晶結(jié)構(gòu)，碳原子主要以sp3和sp2雜化鍵結(jié)合。含氫DLC又稱為α-C:H，其中氫含量在20%到50%之間。無氫類金剛石膜包括無氫非晶碳（α-C）和四面體非晶碳（ta-C）膜。α-C膜含有一些sp3鍵；ta-C膜中以sp3鍵為主（sp3>70%）。

       結(jié)構(gòu)

       類金剛石薄膜通常又被人們稱為DLC薄膜，是英文詞匯Diamond Like Carbon的簡稱，它是一類性質(zhì)近似于金剛石，具有高硬度.高電阻率.良好光學(xué)性能等，同時又具有自身獨特摩擦學(xué)特性的非晶碳薄膜。碳元素因碳原子和碳原子之間的不同結(jié)合方式，從而使其最終產(chǎn)生不同的物質(zhì).

       分類

       類金剛石薄膜（DLC）是1種非晶薄膜，可分為無氫類金剛石碳膜(a-C)和氫化類金剛石碳膜(a-C：H)兩類。

       無氫類金剛石碳膜有a-C膜(主要由sp3和sp2鍵碳原子相互混雜的三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成)，以及四面體非晶碳(tetrahedral carbon，簡稱ta-C)(主要由超過80％的sp3鍵碳原子為骨架構(gòu)成)；

       氫化類金剛石碳膜(a-C：H)又可分為類聚合物非晶態(tài)碳(polymer—like carbon，簡稱PLC)、類金剛石碳、類石墨碳3種，其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中同時還結(jié)合一定數(shù)量的氫.

       類聚合物非晶態(tài)碳是含氫金剛石薄膜的一種它是非晶體又有類似于聚合物那種通過相同簡單的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵重復(fù)連接而成的化合物。這種類金剛石薄膜因為sp2鍵占據(jù)了主要數(shù)量，所以比較軟，又不具備石墨的特性，使得它的用途受到了限制，在摩擦學(xué)的應(yīng)用上還處在起步階段。

       類金剛石碳膜（diamond-likecarbon films，簡稱DLC膜），是含有類似金剛石結(jié)構(gòu)的非晶碳膜，也是我們在這里真正需要介紹的一種。DLC膜的基本成分是碳，由于其碳的來源和制備方法的差異，DLC膜可分為含氫和不含氫兩大類。DLC膜是一種亞穩(wěn)態(tài)長程無序的非晶材料，碳原子間的鍵合方式是共價鍵，主要包含sp2和sp3兩種雜化鍵，在含氫DLC膜中還存在一定數(shù)量的C-H鍵。我們從1996年起開始磁過濾真空弧及沉積DLC膜研究，正在完善工業(yè)化技術(shù)。如等離子體源沉積法、離子束源沉積法、孿生中頻磁控濺射法、真空陰極電弧沉積法和脈沖高壓放點等。不同的制備方法，DLC膜的成分、結(jié)構(gòu)和性能不同。

       類金剛石碳膜（Diamond-likecarbon films，簡稱DLC膜）作為新型的硬質(zhì)薄膜材料具有一系列優(yōu)異的性能，如高硬度、高耐磨性、高熱導(dǎo)率、高電阻率、良好的光學(xué)透明性、化學(xué)惰性等，可廣泛用于機械、電子、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，具有良好的應(yīng)用前景。我們開發(fā)了等離子體-離子束源增強沉積系統(tǒng)，并同過該系統(tǒng)中的磁過濾真空陰極弧和非平衡磁控濺射來進行DLC膜的開發(fā)。

       該項技術(shù)廣泛用于電子、裝飾、宇航、機械和信息等領(lǐng)域，用于摩擦、光學(xué)功能等用途。目前在我國技術(shù)正處于發(fā)展和完善階段，有巨大市場潛力。

       類石墨碳是含氫類金剛石中的最后一類，它具有類似于石墨的特性，sp2在含量較高在百分之七十左右。現(xiàn)代，類金剛石碳膜因同時具有高硬度和低摩擦系數(shù)而引起廣泛關(guān)注, 然而, 它與工業(yè)中常用的鐵基材料存在“觸媒效應(yīng)” ,即, 鍍的刀具在加工黑色金屬的過程中高硬度砂鍵會轉(zhuǎn)化成軟的護鍵, 使耐磨性急劇下降, 因此限制了它的應(yīng)用范圍年限, 柳襄懷等采用離子束輔助沉積功技術(shù)制備出了用于滿足電磁功能要求的“石墨化” 的膜年, 提出存在高硬度“碳結(jié)構(gòu)”，其后,英國及公司采用全封閉非平衡磁控濺射制備出了高硬度碳膜專利一鍍層閱研究表明一以砂結(jié)構(gòu)為主, 在與鋼鐵材料摩擦?xí)r未出現(xiàn)“觸媒效應(yīng)” 且硬度適中、摩擦系數(shù)小、比磨損率較低一個數(shù)量級, 具有極其優(yōu)越的摩擦學(xué)性能碳膜的結(jié)構(gòu)和性能很大程度上與其制備工藝有關(guān)方法便于控制輔助轟擊參數(shù)以改變鍍層的結(jié)構(gòu), 磁控濺射沉積速率較高, 可制備厚鍍層，此類碳膜既非又非普通石墨, 暫稱之為類石墨碳膜。