中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

氟化碳基薄膜具有低表面能，低摩擦系数，高化学惰性、低介电常数等优异性能，被广泛地应用在材料、工程、生物等领域。本论文工作围绕氟化碳基薄膜，探索了该薄膜的可控制备方法，集中考察了薄膜的摩擦行为，初步揭示了氟化碳基薄膜的真空摩擦学特性，具体研究结论包括：

1. 氟化碳基薄膜的可控制备。采用脉冲直流等离子体化学气相沉积技术，选取CF₄和CH₄作为反应源气体，在硅片上沉积制备了氟化碳基薄膜，研究了CF₄/CH₄气体流量比例对氟化碳基薄膜中F原子浓度及薄膜键合结构的影响。研究结果表明，随着CF₄/CH₄气体流量比例的增大，氟化碳基薄膜中 F 含量逐渐增加；当F含量增加到5.9 at.%，薄膜中开始出现-CF₂官能团信号；当F含量大于6.8 at.%之后，C-F峰的半峰宽明显变窄，峰强度增大。随着薄膜中 F含量的增加，薄膜结构由C-C键合结构，逐渐过渡到C-CF、C-F、-CF₂结构。

2. 氟化类金刚石薄膜的真空摩擦学行为。研究了表面纳米级光滑的氟化类金刚石(F-DLC)薄膜和Al₂O₃对偶之间的真空摩擦行为。研究结果表明，Al₂O₃/F-DLC摩擦配副的摩擦系数随着载荷的增大而减小；当载荷为 0.5 N、1.0 N时，对偶球表面摩擦产物很少，当载荷为1.5 N 时，对偶球表面积累了一定量的碳基薄膜；XPS分析显示三种载荷条件下对偶球表面F原子浓度和F/C原子比较低。随着载荷的增大，摩擦过程中产生的碳基薄膜起到了润滑作用，因此摩擦系数减小。