[科普中國(guó)]-i-碳

i-碳（i-carbon）又稱類金剛石或氫化非晶硬炭。它是一類sp3/sp2值很高的非晶硬炭。根據(jù)制備工藝及所用原料氣體種類不同，其中氫含量會(huì)在0~50%范圍內(nèi)變化。這種硬質(zhì)炭是美國(guó)S.Aisenberg等人首先發(fā)現(xiàn)，并于1971年報(bào)道時(shí)根據(jù)它的物理化學(xué)性能與金剛石相近而取名為類金剛石炭。后來德國(guó)CHR.Weissmantel等人為了突出在所有制備該材料的方法中離子撞擊對(duì)形成類金剛石性的必不可少的作用，而稱之為i-碳（i-C）。英國(guó)L.Holland等人則參照非晶硅的情況稱之為a-C:H或氫化非晶硬炭1。

簡(jiǎn)介i-碳（i-carbon）又稱類金剛石或氫化非晶硬炭。它是一類sp3/sp2值很高的非晶硬炭。根據(jù)制備工藝及所用原料氣體種類不同，其中氫含量會(huì)在0~50%范圍內(nèi)變化。這種硬質(zhì)炭是美國(guó)S.Aisenberg等人首先發(fā)現(xiàn)，并于1971年報(bào)道時(shí)根據(jù)它的物理化學(xué)性能與金剛石相近而取名為類金剛石炭。后來德國(guó)CHR.Weissmantel等人為了突出在所有制備該材料的方法中離子撞擊對(duì)形成類金剛石性的必不可少的作用，而稱之為i-碳（i-C）。英國(guó)L.Holland等人則參照非晶硅的情況稱之為a-C:H或氫化非晶硬炭1。

類金剛石在汽車零部件上的應(yīng)用類金剛石(Diamond like carbon DLC)薄膜是近年來出現(xiàn)的備受關(guān)注的新型碳材料，具有高硬度、低摩擦、化學(xué)惰性和導(dǎo)熱性佳等優(yōu)異性能，在摩擦學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，也是PVD(物理氣相沉積)涂層的一種新的應(yīng)用，特別是對(duì)于汽車零部件行業(yè)的減磨、自潤(rùn)滑具有重要的意義。汽車行業(yè)的長(zhǎng)期壓力是減少車輛的尾氣排放，預(yù)計(jì)在未來幾年內(nèi)，對(duì)排放的要求會(huì)更加嚴(yán)格。這將導(dǎo)致大力提倡使用新材料和新處理技術(shù)，以增加發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。歐洲、亞洲和美洲各地政策決策者為未來的汽車時(shí)代制定新要求已不可避免?，F(xiàn)代真空涂層技術(shù)是滿足上述新要求的關(guān)鍵因素之一，尤其是類金剛石涂層對(duì)于減磨、自潤(rùn)滑意義重大，且制備類金剛石薄膜能真正做到無污染、零排放。在零件上應(yīng)用類金剛石涂層，可通過減少摩擦損失增加發(fā)動(dòng)機(jī)效率，提高零件的使用壽命。類金剛石涂層同時(shí)也是一種可滿足更高負(fù)荷要求的特殊新材料，其主要特點(diǎn)為自潤(rùn)滑、低摩擦、抗腐蝕、耐高溫，且具有非常高的化學(xué)惰性。

國(guó)內(nèi)對(duì)類金剛石的摩擦學(xué)特性研究也有了一定的關(guān)注，但是關(guān)于其實(shí)際應(yīng)用的研究非常少。最早的類金剛石主要是采用石墨作為靶材，采用TiN作為打底層。這種石墨型的類金剛石的摩擦系數(shù)大，與基體的結(jié)合力不好，所以限制了其實(shí)際應(yīng)用。新型的類金剛石研究主要集中在降低摩擦系數(shù)，增加與基體的附著力，提高其硬度等方面。解決了這些問題，就會(huì)促使這一先進(jìn)技術(shù)的大量應(yīng)用?；诠?jié)能減排和提高產(chǎn)品性能的考慮，研究類金剛石的應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義2。

類金剛石的其他應(yīng)用由于i-碳聚眾多優(yōu)異性能于一身，并且能在近室溫的基體上大面積沉積，直徑可達(dá)0.5m左右，因而在許多領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景，成為近代材料的熱門研究課題已用它作為紅外透鏡的抗反射保護(hù)涂層，計(jì)算機(jī)硬盤和錄音機(jī)磁頭的耐磨涂層，在高保真音響中則利用它的高彈性模量等。此外，在機(jī)械、化工、微電子及生物醫(yī)學(xué)工程中的應(yīng)用也日益受到人們的重視3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)