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聚醚醚酮表面原位生长非晶碳薄膜的海水环境摩擦学特性

聚醚醚酮（PEEK）等工程塑料以其优异的耐蚀性能成为海洋等腐蚀性环境机械运动部件常用的选材之一，但低硬度导致的表面磨损问题却严重制约着工程塑料关键机械运动部件的寿命和可靠性。非晶碳薄膜以其润滑、抗磨、耐蚀一体化功能特性而在海洋环境摩擦学防护方面潜在优势明显，但材料结构上的巨大差异却导致工程塑料表面非晶碳薄膜的结合强度普遍不高，从而极易引发工程塑料表面的非晶碳薄膜在摩擦磨损过程发生剥落失效。针对该问题，本文通过碳等离子体持续作用成功实现了PEEK表面非晶碳薄膜的原位生长，并发现PEEK表面原位生长非晶碳薄膜的力学性能、结合强度以及界面稳定性均优于传统采用金属过渡层所制备的非晶碳薄膜，原位转变层在薄膜摩擦磨损过程中有效抑制了膜基界面失效行为，促使薄膜在海水环境中呈现出了稳定的低摩擦与低磨损特性。进一步通过改变偏压和改变功率两种办法对碳等离子体能量进行调控发现，不同碳等离子体能量对原位转变层的形成以及非晶碳薄膜的结构均有较大影响，并进而影响薄膜的机械性能、润滑性能和耐磨性能。PEEK表面原位生长非晶碳薄膜在海水环境中的磨损率随碳等离子体能量的升高而先降低再升高，随后再次略有降低，薄膜的润滑性能、强韧匹配以及致密程度共同决定了其海水环境中的耐磨性能。