固体润滑国家重点实验室（LSL）知识库

大多数非晶碳基薄膜材料的摩擦学行为对湿度或者水环境都比较敏感，而类石墨碳基薄膜具有极高的承载能力和抗磨性能，尤其在水润滑条件下这类薄膜呈现出极佳的摩擦学性能，这为研究开发生理介质润滑摩擦副材料的环境自适应性自润滑涂层材料提供了一条可行之路。本论文为了提高PEEK抗磨损性能及其生物相容性，采用水环境工况下摩擦学性能优异的类石墨碳基薄膜对PEEK材料进行表面改性则表现出生物介质环境摩擦适应性。研究的主要内容和结论如下：

1. 利用非平衡磁控溅射方法在PEEK表面成功制备了类石墨碳基薄膜，考察了金属元素(Nb、Mo、Zn)掺杂对薄膜结构和性能的影响。结果表明，金属元素掺杂过渡层明显，表面上呈现出不同形状结构，对GLC薄膜的机械性能有一定的影响，同时促成GLC薄膜碳基质中形成了更多的sp²结构，在不同生物环境中具有优异的摩擦学性能。

2. 研究了不同对偶对非金属元素(Si)掺杂类石墨碳基薄膜在模拟体液环境下摩擦学性能的影响，除固液协同润滑作用影响之外，这主要取决于对偶材料在介质作用下发生不同摩擦化学反应产生不同产物有关。同时提取了摩擦过程中的磨屑，对其磨屑的生成过程、存在状态等进行了基础研究，绝大部分为球形和近球形结构。

3. 通过间接织构法成功在PEEK表面制备出微尺度织构化GLC碳基薄膜，系统研究了不同测试环境、不同载荷、不同滑动速度对织构化类石墨碳膜摩擦学性能的影响。研究发现，在胎牛血清溶液中，样品的摩擦曲线最为平稳，摩擦系数却较生理盐水中高。随载荷的增加, 织构化GLC薄膜摩擦系数先减小后增大。而滑动速度对不同表面织构的GLC薄膜的摩擦行为没有太大的影响。

4. 对GLC碳基薄膜进行了生物相容性测试。研究发现，对PEEK表面构筑GLC碳基薄膜可以降低其接触角，表现为亲水性，而且提高了细胞在其表面的增殖和粘附，即使磨损的表面也没有影响细胞的粘附和铺展，为拓宽聚醚醚酮在生物医用方面的进一步应用开拓了新的方向。