不同调制周期MoS 2 /DLC多层薄膜结构及摩擦学性能

采用多靶射频磁控溅射方法, 在Si(100)衬底上制备不同调制周期( Λ 分别为54 nm、30 nm、18 nm) MoS 2 /类金刚石(DLC)多层薄膜. 利用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、透射电子显微镜、纳米压痕仪研究多层膜的形貌、微观结构及力学性能受调制周期的影响规律; 利用球-盘摩擦试验机考察薄膜在大气环境下的润滑性能. 结果表明: 采用交替沉积MoS 2 /DLC多层膜可有效抑制溅射MoS 2 中柱状结构生长, 制备的薄膜结构致密; 多层膜硬度随调制周期的增加而增大. 透射断面分析表明: 多层膜层间界面不平整但周期性结构清晰且致密, 其调制周期厚度与试验设定值基本一致. 与纯MoS 2 薄膜相比, 调制周期为54 nm的薄膜具有较好的法向承载及弹性恢复能力, 其硬度最高, 达7.15 GPa; 法向载荷为5 N时, 该薄膜在大气环境(相对湿度约30%)下具有最低的摩擦系数(0.09)和最低的磨损率[1.34×10 –7 mm 3 /(N·m)].