中科院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室低维材料摩擦学课题组在多元掺杂碳基复合薄膜的可控制备与功能特性研究方面取得了新进展。

类金刚石碳基薄膜不仅具有高硬度、优异耐磨性和低摩擦系数，还具有极好的耐蚀性、光学透过性及生物相容性，是机械、电子、汽车、航空、医学、光学等领域的理想材料。近年来，通过多元金属或非金属元素的掺杂来改善其摩擦磨损性能和扩宽其光、电、磁等功能特性是碳基薄膜研究的重要方向。该研究组采用多功能气相沉积技术和电化学沉积技术实现了多元掺杂碳基复合薄膜的非晶-纳米晶复合结构可控以及薄膜功能化特性构筑，突破了其低应力、高膜/基结合强度和厚镀等关键技术，开发的各类碳基薄膜在发动机关键零部件、气浮轴承、齿轮等部件的功能防护领域获得了初步应用，申报发明专利8件。近期研究发现：硫、磷作为典型的n-型掺杂剂，掺入类金刚石碳基薄膜中，有效改善其电学及其场发射性能，作为场发射显示的阴极材料具有重要的应用前景；磁性金属Fe、Co、Ni掺入类金刚石基质中，薄膜中构筑出典型的纳米晶镶嵌非晶碳基质的复合结构，将赋予类金刚石碳基薄膜新颖的磁效应，且有效防止金属纳米颗粒的团聚与氧化，在磁记录介质具有潜在的应用前景。在以往研究基础上，提出电化学沉积类金刚石碳基复合薄膜的沉积机理并非简单的极化-吸附-电化学反应机制，而是混合机制，即极化-吸附-电化学反应机制和等离子体反应机制。该项研究工作得到了科技部“863”项目和国家自然科学基金的支持。近期工作发表在Electrochemistry Communications (Electrochemistry Communications 2010（12）61-65)，前期工作发表在Electrochemistry Communications (Electrochemistry Communications 2008（10）461-465; Electrochemistry Communications 2009（11）99-102)等期刊上。

采用多功能气相沉积法实现了碳基复合薄膜的非晶-纳米晶复合结构可控

采用电化学沉积法获得了具有非晶-纳米晶复合结构的功能化碳基复合薄膜