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表面织构化对非晶碳薄膜摩擦性能的影响

非晶碳,表面织构化,摩擦机理,分子动力学

非晶态碳(a-C)膜与润滑油的结合能够提供超低摩擦。然而，由于实验表征的限制，织构表面对原子尺度的a-C摩擦行为的影响，特别是界面结构的演化和润滑油的流动行为尚不清楚。本文制备了具有不同织构参数表面的a-C薄膜，并通过反应分子动力学模拟研究了a-C表面与纳米级深度和宽度织构配合的摩擦学行为。结果表明，与干燥情况不同，织构表面的引入降低了油润滑条件下a-C的摩擦系数。然而，其效率在很大程度上取决于织构表面的深度和宽度，并且分别对流体动力润滑表现出不同的影响。织构深度的增加导致摩擦系数先减小后增加，主要作用机理是流体动力润滑到边界状态的转变。而a-C表面织构宽度引起的润滑油原子区域性聚集导致摩擦系数增加。这些结果提供了对表面织构引起的a-C薄膜潜在摩擦机理，并有助于新型高效润滑系统的开发与应用。