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大气环境下纳米金刚石与石墨烯协同润滑改性a-C:H膜

超低摩擦,二维材料,转移膜

氢化无定形碳（a-C:H）是一种优异的固体润滑剂，具有在超高真空或干燥惰性气体环境中实现超润滑的能力。然而，在空气中较高摩擦性能限制了其应用，如何保持超低摩擦状态的可能性仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，纳米金刚石和石墨烯被用作固体润滑剂，以改善两种代表性的20 at.%和40%氢含量的a-C:H薄膜的摩擦学性能。实验结果表明，质量比为1:1、溶液处理浓度为0.1 mg/mL的纳米金刚石+石墨烯复合材料的协同润滑效果最佳。a-C:H（20at.%H）薄膜实现了约0.02的超低摩擦系数，而a-C:H薄膜的COF从0.52大幅降低至0.07。同时，纳米润滑剂的存在显著降低了对应的磨损率。润滑机理主要基于纳米结构摩擦层的原位生长，讨论了a-C:H薄膜结合特性和纳米润滑剂的摩擦诱导结构演变在减摩耐磨摩擦层形成中的作用。这些发现可以丰富低维纳米润滑剂对a-C:H薄膜进行表面改性的理解，并对开发具有环境适应性和耐磨性的非晶碳薄膜提供技术指导。