579 / 2021-06-19 22:57:11

MoS2/WS2复合薄膜的抗辐照行为及低摩擦机制研究

低地球轨道中的原子氧对空间广泛使用的二硫化钼润滑膜的摩擦学性能具有不可逆的降解影响^1,2。本文证明了在少量WS₂掺杂的MoS₂复合薄膜中可以实现高辐照耐受性和低摩擦磨损。通过综合利用微观结构表征和分子动力学计算，我们发现纯MoS₂由于其松散和无序的非晶结构很容易被氧化。相比之下，高度有序平行于基底的MoS₂（002）晶面可以显著抑制原子氧的扩散，例如添加3.9 at.% WS₂后的MoS₂/WS₂复合膜在5.4 × 10¹⁹ atoms·cm^-2的辐照剂量下的氧化深度低于20 nm。复合薄膜在长期辐照下经历了从MoS₂晶体到MoO_x纳米晶体再到非晶态的结构转变过程。此外，与纯MoS₂薄膜摩擦学性能的迅速恶化相比，MoS₂/WS₂复合薄膜在5.4 × 10¹⁹ atoms·cm^-2的辐照剂量后仍保持0.015的低摩擦系数和2.03 × 10^-7 mm³·N^-1·m^-1的磨损率，与未辐照样品相比无明显差别。