《微納尺度類金剛石碳膜動態力學性質及機理研究》是依託東南大學，由陳堅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微納尺度類金剛石碳膜動態力學性質及機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳堅
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
類金剛石碳膜（DLC）具有高硬度、高耐磨性和低摩擦係數，廣泛套用於先進工業製造，並在微機械電子系統，航天航空等領域展示出重大套用前景。由於DLC在服役過程中常經受高速形變，甚至衝擊載荷，準靜態條件下（10-5~10-3s-1）力學性能難以準確評價其動態力學行為。本項目擬基於壓入法，發展新型實用化薄膜動態力學實驗檢測技術與表征方法；系統研究DLC在不同應變速率（10-5~103s-1）和衝擊能量（10-9~10-3J）下的形變與失效過程，細化實驗動力學參數與薄膜成分與結構、厚度、內應力、界面和基體的互動作用，結合DLC熱穩定性研究，明晰其的動力學回響及相關機理，對理解DLC和其他非晶材料在微納尺度形變失效機理有著重要的科學意義。通過物理模型分析計算DLC動態力學性能（動態硬度，動態韌性，動態彈性應變極限和動態塑性抗力等），對於評價和預測其在實際工況條件下的可靠性和壽命具有重要工程價值。
結題摘要
本項目立足納米衝擊新型實驗技術，研究了塊體材料和薄膜材料的動態塑性形變與脆性斷裂的實驗參數作用及數據特徵，發展了相關物理分析模型，探究了準靜態壓入與動態衝擊條件下材料內部組織的變化規律；基於納米多衝實驗技術，研究了薄膜材料衝擊深度衍生關鍵參量的統計學特徵，探討了其與薄膜疲勞斷裂性能的關聯性；從而發展和建立了一系列微納尺度下材料動態力學性能（動態硬度、動態韌性和疲勞性能）的實驗檢測技術與表征方法。採用物理氣相沉積製備類金剛石碳膜（DLC），釐清了膜厚、沉積時間、沉積偏壓及基體等變數對薄膜成分、組織、相組成、力學性能以及摩擦學性能的作用；並且藉助納米衝擊的單沖與多衝兩類模式，探究了DLC的動態力學性能與疲勞抗力，明晰了其動力學回響及相關機理，對於評價和預測其在實際工況條件下的可靠性和壽命具有重要工程價值。 在完成項目既定內容外，項目執行人開展了多種材料的組織結構-形變失效特徵-納米力學實驗方法的關聯性研究；結合分子動力學模擬了納米壓入過程，分析了單晶鋁內部位錯反應機制、單晶矽壓入相變及DLC薄膜的壓入行為；同時也探究了新型碳材料以及表面技術在新型儲能領域的套用；上述相關內容的研究豐富了本項目內涵與外延，對納米衝擊技術與碳基薄膜的理論研究與實際套用有著重要價值。 本項目執行期間負責人以第一作者/通訊作者發表學術論文28篇；項目成員參加國內/國際會議約26人次，其中口頭報告10次，牆報2次，參與組辦國內會議兩次；申請國家發明專利10項；已培養碩士研究生6人。項目負責人獲邀在Elsevier出版的專著上撰寫納米力學章節1章，另有7篇論文在準備與投稿中。
