中科院蘭州化物所管道內(nèi)壁超厚類金剛石薄膜制備技術(shù)取得突破

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    中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王立平研究員和薛群基院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在管道內(nèi)壁超厚類金剛石薄膜制備技術(shù)方面取得突破。

　　具有優(yōu)異潤滑與防護(hù)特性的類金剛石薄膜（DLC）在工程部件具有廣泛的應(yīng)用，然而傳統(tǒng)的氣相沉積技術(shù)如物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，僅限于鍍制部件的外表面以及直徑大且長度短（長徑比小）的內(nèi)表面。蘭州化物所研究人員開發(fā)了空心陰極增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)，該技術(shù)突破了管道內(nèi)壁高速沉積超厚DLC薄膜的制備技術(shù)，薄膜的沉積速率可達(dá)100nm~500nm/min，可在長徑比達(dá)20的管道內(nèi)表面均勻沉積，適用于直徑10mm~300mm的管道內(nèi)壁處理，并通過多元/多界面和梯度多層等多尺度耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備出厚度達(dá)51μm的超厚DLC薄膜，這種超厚碳基薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩耐磨和在各種流體介質(zhì)中良好的耐腐蝕防護(hù)特性。研究人員進(jìn)一步利用有限元靜態(tài)和動態(tài)力學(xué)分析，通過建立內(nèi)應(yīng)力分布以及裂紋和變形等行為模擬，實(shí)現(xiàn)了薄膜耦合損傷過程中的計(jì)算模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果關(guān)聯(lián)研究，并最終從內(nèi)因（材料微觀結(jié)構(gòu)）和外因（環(huán)境因素、摩擦工況）提出了影響該類薄膜的延壽機(jī)制，相關(guān)的工作發(fā)表在近期出版的ACS Applied Materials & Interfaces(2013,5,5015-5024)上。該技術(shù)可望用于工業(yè)管道、閥門、泵或者管路運(yùn)送腐蝕性物質(zhì)的領(lǐng)域，如石油化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域，并取得相關(guān)的專利授權(quán)，專利號ZL201110012884.9。