類金剛石薄膜是一類定義廣泛的納米晶-非晶碳基複合薄膜材料，主要由含金剛石相的sp3雜化鍵和sp2鍵的石墨團簇的三維交叉網路結構形成，具有類似金剛石的高硬度、良好的化學穩定性、耐磨損、耐腐蝕以及低摩擦係數等優異特性，引起了研究者的極大興趣。特別是近年來納米結構和納米效應材料的理論與設計的發展，賦予材料更加優異的性能，尤其是特殊組成和結構的類金剛石薄膜作為新型薄膜材料顯示了巨大潛在價值，已成為新型納米複合薄膜材料研究的重要分支。本書結合納米複合、梯度多層、納米超晶格、微/納尺度織構化、智慧型或自適應化等薄膜設計理念，從材料的微觀結構設計、材料特性協同和表/界面最佳化三方面入手，總結近年來國內外大量相關文獻的綜合、分析、整理並結合作者帶領的團隊近10年來的大量相關研究工作，形成本書。主要內容涵蓋類金剛石碳基複合薄膜結構設計、製備及性能，包括摩擦學性能、力學性能、熱穩定性，生物醫學特性以及光、電、磁等功能特性，給出了大量的套用事例，而且還介紹了近年來計算機輔助模擬與計算在碳基納米複合薄膜研究中的套用，集基礎理論和套用技術於一體，使理論與工程實踐有機結合，具有極其重大的學術及套用價值。
基本介紹
- 書名：納米科學與技術:類金剛石碳基薄膜材料
- 出版社：科學出版社
- 頁數：724頁
- 開本：5
- 品牌：科學出版社
- 作者：薛群基 王立平
- 出版日期：2012年11月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787030358981, 7030358988
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,
基本介紹
內容簡介
《類金剛石碳基薄膜材料》為類金剛石碳基薄膜領域的專家和研究人員提供了系統、翔實的科研成果和資料，可供類金剛石領域的工程技術人員閱讀，也可供從事表面科學與工程、固體潤滑材料研究的科技人員及高等院校的本科生和研究生參考。
作者簡介
薛群基，中國工程院院士，1942年11月出生於山東，1965年畢業於山東大學化學系，1967年獲得中國科學院蘭州化學物理研究所物理化學專業碩士學位，1980～1982年赴美國密執安大學做訪問學者。曾任中國科學院蘭州化學物理研究所所長、國際摩擦學理事會副主席、亞洲摩擦學理事會主席、中國機械工程學會摩擦學分會主任委員。現任中國科學院蘭州化學物理研究所學術委員會主任、中國科學院寧波材料技術與工程研究所技術委員會主任。在國外刊物發表論文400餘篇，國內刊物發表論文200餘篇，出版專著3部，獲國家發明專利30餘件。曾獲國家自然科學獎二等獎1項，國家技術發明獎二等獎1項，省部級一、二和三等獎20餘項，2002年獲何梁何利基金科學與技術進步獎，2009年獲（中國）摩擦學最高成就獎，2010年獲中國化學會一中國石油化工股份有限公司化學貢獻獎，2011年獲中國機械工程學會科技成就獎，2011年獲國際摩擦學最高獎——摩擦學金獎。薛群基是我國材料化學和特種潤滑材料領域主要的學術帶頭人之一，長期從事潤滑材料的基礎和套用研究，在材料摩擦化學、納米複合材料以及新型結構潤滑材料的設計與行為等領域進行了系統而深入的研究，為我國在特種潤滑材料領域躋身國際先進行列做出了重要貢獻。
圖書目錄
《納米科學與技術》叢書序
本書序
前言
第1章類金剛石碳基薄膜概述
1.1奇妙的碳材料
1.2DLC薄膜的定義和結構
1.2.1DLC薄膜的定義
1.2.2DLC薄膜的結構模型
1.3DLC薄膜的沉積機理
1.3.1薄膜的沉積生長過程
1.3.2DLC薄膜的沉積生長模型
1.4DLC薄膜的結構表征
1.4.1X射線光電子能譜
1.4.2拉曼光譜
1.4.3紅外光譜
1.4.4透射電子顯微鏡
1.4.5電子能量損失譜
1.4.6表面形貌的觀測
1.5DLC薄膜的製備方法
1.5.1物理氣相沉積技術
1.5.2化學氣相沉積技術
1.5.3液相沉積技術
1.6DLC薄膜的性能與套用
1.6.1機械性能與套用
1.6.2電學性能及套用
1.6.3光學性能及套用
1.6.4生物醫學特性及其套用
1.6.5其他特性及其套用
1.7DLC薄膜發展的歷史回顧
1.8DLC薄膜研究展望
參考文獻
第2章元素摻雜類金剛石碳基複合薄膜
2.1金屬摻雜DLC複合薄膜
2.1.1Ti摻雜DLC複合薄膜
2.1.2Cr摻雜DLC複合薄膜
2.1.3w摻雜DLC複合薄膜
2.1.4Mo摻雜DLC複合薄膜
2.1.5Nb摻雜DLC複合薄膜
2.1.6Al摻雜DLC複合薄膜
2.1.7Cu、Ag和Au摻雜DLC複合薄膜
2.1.8Fe、Co和Ni摻雜DLC複合薄膜
2.1.9Ta、V、Zr和Hf摻雜DLC複合薄膜
2.1.10其他金屬摻雜DLC複合薄膜
2.2非金屬摻雜DLC複合薄膜
2.2.1si摻雜DLC複合薄膜
2.2.2N摻雜DLC複合薄膜
2.2.3F摻雜DLC複合薄膜
2.2.4其他非金屬元素摻雜DLC複合薄膜
2.3化合物摻雜DLC複合薄膜
2.3.1MoS2—DLC複合薄膜
2.3.2.MeN（或MeC）—DLC複合薄膜
2.3.3MeO—DLC複合薄膜
參考文獻
第3章新型結構類金剛石碳基複合薄膜
3.1類富勒烯納米結構DLC薄膜
3.1.1類富勒烯DLC薄膜的結構特點
3.1.2類富勒烯DLC薄膜的製備工藝及沉積機理
3.1.3類富勒烯DLC薄膜的力學及摩擦學特性
3.2多元摻雜及多層梯度DLC複合薄膜
3.2.1多元摻雜DLC納米複合薄膜
3.2.2梯度及納米多層DLC複合薄膜
3.3微/納織構化DLC複合薄膜
3.3.1表面織構化的主要製備方法
3.3.2表面織構改善摩擦學性能研究進展
3.3.3表面織構化DLC薄膜的製備與摩擦學研究
3.3.4多尺度仿生微/納織構DLC薄膜的製備和性能研究
3.4環境自適應智慧型DLC複合薄膜
3.4.1空間環境變色龍薄膜體系
3.4.2溫度變色龍薄膜體系
3.4.3低濕度敏感性碳基薄膜
3.4.4超韌變色龍塗層
3.4.5多相碳基固體潤滑變色龍薄膜
3.4.6固體一液體複合潤滑自適應碳基薄膜體系
參考文獻
第4章類金剛石碳基薄膜摩擦學性能
4.1DLC薄膜的摩擦學行為影響因素及機理
4.1.1DLC薄膜的摩擦學的耦合影響因素
4.1.2DLC薄膜的摩擦學機理
4.2DLC薄膜固有性能對摩擦學行為的影響
4.2.1成分和結構的影響
4.2.2表面粗糙度的影響
4.2.3基體材料的影響
4.2.4異質摻雜元素的影響
4.3測試條件對DLC薄膜摩擦學性能的影響
4.3.1載荷的影響
4.3.2滑動速度的影響
4.4摩擦副材料對DLC薄膜摩擦學性能的影響
4.4.1陶瓷材料與DLC薄膜配副對磨的摩擦學行為
4.4.2金屬材料與碳基薄膜的摩擦學配副依賴性
4.4.3利用摩擦化學方法分析碳基薄膜的摩擦學配副依賴性
4.4.4利用能量耗散理論分析碳基薄膜的摩擦學配副依賴性
4.5DLC薄膜在真空及各種氣氛環境中的摩擦學性能
4.5.1惰性氣氛環境下的摩擦學性能
4.5.2真空環境下的摩擦學性能
4.5.3活性氣氛中的摩擦學性能
4.5.4不同濕度環境下的摩擦學性能
4.6DLC薄膜在水溶液環境下的摩擦學性能
4.6.1在水環境下的摩擦學性能
4.6.2在海水環境下的摩擦學性能
4.6.3在不同pH水溶液下的摩擦學性能
4.6.4在生物體液環境下的摩擦學性能
4.6.5在醇介質下的摩擦學性能
4.7DLC薄膜在潤滑油下的摩擦學性能
4.7.1潤滑油種類及其配方的影響
4.7.2測試條件的影響
4.7.3摻雜金屬元素的影響
4.8DLC薄膜在其他特殊環境下的摩擦學性能
4.8.1原子氧輻照的影響
4.8.2紫外輻照的影響
4.8.3沙塵環境下的摩擦磨損性能
參考文獻
第5章類金剛石碳基薄膜的機械性能
5.1DLC薄膜的硬度和彈性模量
5.1.1薄膜硬度表征方法
5.1.2DLC薄膜硬度及彈性模量的影響因素
5.2DLC薄膜的殘餘應力
5.2.1殘餘應力的測量
5.2.2薄膜中的殘餘應力
5.2.3沉積參數對DLC薄膜殘餘應力的影響
5.2.4衝擊能對DLC薄膜內應力的影響
5.2.5減少DLC薄膜殘餘應力的途徑
5.2.6薄膜應力釋放花樣
5.3DLC薄膜的結合力
5.3.1結合力的測量
5.3.2提高DLC薄膜的結合力
5.4薄膜殘餘應力及結合力與DLC薄膜的機械失效的關係
5.4.1薄膜的斷裂
5.4.2薄膜的分層脫落
5.5DLC薄膜的韌性
5.5.1塗層韌性測量
5.5.2改善DLC薄膜的韌性
參考文獻
第6章類金剛石碳基薄膜的熱穩定性和化學穩定性
6.1DLC薄膜的熱穩定性
6.1.1無氫DLC薄膜的熱穩定性
6.1.2含氫DLC薄膜的熱穩定性
6.1.3摻雜DLC薄膜的熱穩定性
6.1.4多層DLC薄膜的熱穩定性
6.1.5DLC薄膜的雷射輻照熱特性
6.2DLC薄膜的化學穩定性
6.2.1DLC薄膜的腐蝕機理
6.2.2DLC薄膜化學穩定性的影響因素
6.2.3耐腐蝕DLC薄膜的設計
參考文獻
第7章類金剛石碳基薄膜的光電磁功能特性
7.1DLC薄膜光學性能的研究
7.1.1DLC薄膜光學帶隙
7.1.2DLC薄膜光學性能表征參數
7.1.3薄膜微觀結構對DLC薄膜光學性能的影響
7.1.4DLC薄膜的光學套用
7.2DLC薄膜電學性能的研究
7.2.1DLC薄膜電學傳導機制
7.2.2DLC薄膜場發射性能的研究
7.2.3DLC薄膜高介質性能的研究
7.2.4DLC薄膜在電學領域的套用
7.3DLc薄膜磁學方面的研究
7.3.1磁存儲領域DLC防護薄膜
7.3.2磁存儲領域DLC薄膜作為磁交換耦合禁止膜
7.4DLC薄膜新型功能性套用探索
7.4.1聲學器件
7.4.2電化學感測器件
7.4.3熱傳導器件
7.4.4應變感測器件
參考文獻
第8章類金剛石碳基薄膜的生物醫學特性
8.1DLC薄膜生物腐蝕與生物摩擦學的研究
8.1.1金屬基材料表面DLC薄膜生物腐蝕與生物摩擦學性能
8.1.2聚合物材料表面DLC薄膜的生物特性
8.2DLC薄膜生物相容性的研究
8.2.1DLC薄膜細胞毒性的實驗研究
8.2.2DLC薄膜血液相容性的研究
8.2.3DLC薄膜體內試驗的研究
8.3DLC薄膜在生物醫學領域的套用
8.3.1在醫療器具方面的套用
8.3.2在人工關節系統方面的套用
8.3.3在心血管系統人工植入體方面的套用
參考文獻
第9章類金剛石碳基薄膜的套用
9.1DLC薄膜在汽車發動機領域的套用
9.1.1低碳節能增效型汽車發動機對DLC薄膜的需求
9.1.2DLC薄膜在發動機上的套用效果
9.2DLC薄膜在模具領域的套用
9.2.1氣相沉積技術在模具表面處理中的套用
9.2.2DLC薄膜在模具上的套用效果
9.3DLC薄膜在刀具領域的套用
9.3.1著名塗層公司刀具塗層技術發展現狀
9.3.2DLC塗層在刀具領域的套用現狀
9.4DLC薄膜在基礎及通用機械行業的套用
9.4.1在製冷壓縮機領域的套用
9.4.2在各種軸承領域的套用
9.4.3在機械密封領域的套用
9.4.4在無油潤滑機械系統的套用
9.5DLC薄膜在其他行業的套用
9.5.1在管道內表面腐蝕防護領域的套用
9.5.2在娛樂健身領域的套用
9.5.3在醫療和生物器件領域的套用
9.5.4在光學和電子器件領域的套用
9.5.5在裝飾鍍膜領域的套用
9.5.6在包裝材料領域的套用
參考文獻
本書序
前言
第1章類金剛石碳基薄膜概述
1.1奇妙的碳材料
1.2DLC薄膜的定義和結構
1.2.1DLC薄膜的定義
1.2.2DLC薄膜的結構模型
1.3DLC薄膜的沉積機理
1.3.1薄膜的沉積生長過程
1.3.2DLC薄膜的沉積生長模型
1.4DLC薄膜的結構表征
1.4.1X射線光電子能譜
1.4.2拉曼光譜
1.4.3紅外光譜
1.4.4透射電子顯微鏡
1.4.5電子能量損失譜
1.4.6表面形貌的觀測
1.5DLC薄膜的製備方法
1.5.1物理氣相沉積技術
1.5.2化學氣相沉積技術
1.5.3液相沉積技術
1.6DLC薄膜的性能與套用
1.6.1機械性能與套用
1.6.2電學性能及套用
1.6.3光學性能及套用
1.6.4生物醫學特性及其套用
1.6.5其他特性及其套用
1.7DLC薄膜發展的歷史回顧
1.8DLC薄膜研究展望
參考文獻
第2章元素摻雜類金剛石碳基複合薄膜
2.1金屬摻雜DLC複合薄膜
2.1.1Ti摻雜DLC複合薄膜
2.1.2Cr摻雜DLC複合薄膜
2.1.3w摻雜DLC複合薄膜
2.1.4Mo摻雜DLC複合薄膜
2.1.5Nb摻雜DLC複合薄膜
2.1.6Al摻雜DLC複合薄膜
2.1.7Cu、Ag和Au摻雜DLC複合薄膜
2.1.8Fe、Co和Ni摻雜DLC複合薄膜
2.1.9Ta、V、Zr和Hf摻雜DLC複合薄膜
2.1.10其他金屬摻雜DLC複合薄膜
2.2非金屬摻雜DLC複合薄膜
2.2.1si摻雜DLC複合薄膜
2.2.2N摻雜DLC複合薄膜
2.2.3F摻雜DLC複合薄膜
2.2.4其他非金屬元素摻雜DLC複合薄膜
2.3化合物摻雜DLC複合薄膜
2.3.1MoS2—DLC複合薄膜
2.3.2.MeN（或MeC）—DLC複合薄膜
2.3.3MeO—DLC複合薄膜
參考文獻
第3章新型結構類金剛石碳基複合薄膜
3.1類富勒烯納米結構DLC薄膜
3.1.1類富勒烯DLC薄膜的結構特點
3.1.2類富勒烯DLC薄膜的製備工藝及沉積機理
3.1.3類富勒烯DLC薄膜的力學及摩擦學特性
3.2多元摻雜及多層梯度DLC複合薄膜
3.2.1多元摻雜DLC納米複合薄膜
3.2.2梯度及納米多層DLC複合薄膜
3.3微/納織構化DLC複合薄膜
3.3.1表面織構化的主要製備方法
3.3.2表面織構改善摩擦學性能研究進展
3.3.3表面織構化DLC薄膜的製備與摩擦學研究
3.3.4多尺度仿生微/納織構DLC薄膜的製備和性能研究
3.4環境自適應智慧型DLC複合薄膜
3.4.1空間環境變色龍薄膜體系
3.4.2溫度變色龍薄膜體系
3.4.3低濕度敏感性碳基薄膜
3.4.4超韌變色龍塗層
3.4.5多相碳基固體潤滑變色龍薄膜
3.4.6固體一液體複合潤滑自適應碳基薄膜體系
參考文獻
第4章類金剛石碳基薄膜摩擦學性能
4.1DLC薄膜的摩擦學行為影響因素及機理
4.1.1DLC薄膜的摩擦學的耦合影響因素
4.1.2DLC薄膜的摩擦學機理
4.2DLC薄膜固有性能對摩擦學行為的影響
4.2.1成分和結構的影響
4.2.2表面粗糙度的影響
4.2.3基體材料的影響
4.2.4異質摻雜元素的影響
4.3測試條件對DLC薄膜摩擦學性能的影響
4.3.1載荷的影響
4.3.2滑動速度的影響
4.4摩擦副材料對DLC薄膜摩擦學性能的影響
4.4.1陶瓷材料與DLC薄膜配副對磨的摩擦學行為
4.4.2金屬材料與碳基薄膜的摩擦學配副依賴性
4.4.3利用摩擦化學方法分析碳基薄膜的摩擦學配副依賴性
4.4.4利用能量耗散理論分析碳基薄膜的摩擦學配副依賴性
4.5DLC薄膜在真空及各種氣氛環境中的摩擦學性能
4.5.1惰性氣氛環境下的摩擦學性能
4.5.2真空環境下的摩擦學性能
4.5.3活性氣氛中的摩擦學性能
4.5.4不同濕度環境下的摩擦學性能
4.6DLC薄膜在水溶液環境下的摩擦學性能
4.6.1在水環境下的摩擦學性能
4.6.2在海水環境下的摩擦學性能
4.6.3在不同pH水溶液下的摩擦學性能
4.6.4在生物體液環境下的摩擦學性能
4.6.5在醇介質下的摩擦學性能
4.7DLC薄膜在潤滑油下的摩擦學性能
4.7.1潤滑油種類及其配方的影響
4.7.2測試條件的影響
4.7.3摻雜金屬元素的影響
4.8DLC薄膜在其他特殊環境下的摩擦學性能
4.8.1原子氧輻照的影響
4.8.2紫外輻照的影響
4.8.3沙塵環境下的摩擦磨損性能
參考文獻
第5章類金剛石碳基薄膜的機械性能
5.1DLC薄膜的硬度和彈性模量
5.1.1薄膜硬度表征方法
5.1.2DLC薄膜硬度及彈性模量的影響因素
5.2DLC薄膜的殘餘應力
5.2.1殘餘應力的測量
5.2.2薄膜中的殘餘應力
5.2.3沉積參數對DLC薄膜殘餘應力的影響
5.2.4衝擊能對DLC薄膜內應力的影響
5.2.5減少DLC薄膜殘餘應力的途徑
5.2.6薄膜應力釋放花樣
5.3DLC薄膜的結合力
5.3.1結合力的測量
5.3.2提高DLC薄膜的結合力
5.4薄膜殘餘應力及結合力與DLC薄膜的機械失效的關係
5.4.1薄膜的斷裂
5.4.2薄膜的分層脫落
5.5DLC薄膜的韌性
5.5.1塗層韌性測量
5.5.2改善DLC薄膜的韌性
參考文獻
第6章類金剛石碳基薄膜的熱穩定性和化學穩定性
6.1DLC薄膜的熱穩定性
6.1.1無氫DLC薄膜的熱穩定性
6.1.2含氫DLC薄膜的熱穩定性
6.1.3摻雜DLC薄膜的熱穩定性
6.1.4多層DLC薄膜的熱穩定性
6.1.5DLC薄膜的雷射輻照熱特性
6.2DLC薄膜的化學穩定性
6.2.1DLC薄膜的腐蝕機理
6.2.2DLC薄膜化學穩定性的影響因素
6.2.3耐腐蝕DLC薄膜的設計
參考文獻
第7章類金剛石碳基薄膜的光電磁功能特性
7.1DLC薄膜光學性能的研究
7.1.1DLC薄膜光學帶隙
7.1.2DLC薄膜光學性能表征參數
7.1.3薄膜微觀結構對DLC薄膜光學性能的影響
7.1.4DLC薄膜的光學套用
7.2DLC薄膜電學性能的研究
7.2.1DLC薄膜電學傳導機制
7.2.2DLC薄膜場發射性能的研究
7.2.3DLC薄膜高介質性能的研究
7.2.4DLC薄膜在電學領域的套用
7.3DLc薄膜磁學方面的研究
7.3.1磁存儲領域DLC防護薄膜
7.3.2磁存儲領域DLC薄膜作為磁交換耦合禁止膜
7.4DLC薄膜新型功能性套用探索
7.4.1聲學器件
7.4.2電化學感測器件
7.4.3熱傳導器件
7.4.4應變感測器件
參考文獻
第8章類金剛石碳基薄膜的生物醫學特性
8.1DLC薄膜生物腐蝕與生物摩擦學的研究
8.1.1金屬基材料表面DLC薄膜生物腐蝕與生物摩擦學性能
8.1.2聚合物材料表面DLC薄膜的生物特性
8.2DLC薄膜生物相容性的研究
8.2.1DLC薄膜細胞毒性的實驗研究
8.2.2DLC薄膜血液相容性的研究
8.2.3DLC薄膜體內試驗的研究
8.3DLC薄膜在生物醫學領域的套用
8.3.1在醫療器具方面的套用
8.3.2在人工關節系統方面的套用
8.3.3在心血管系統人工植入體方面的套用
參考文獻
第9章類金剛石碳基薄膜的套用
9.1DLC薄膜在汽車發動機領域的套用
9.1.1低碳節能增效型汽車發動機對DLC薄膜的需求
9.1.2DLC薄膜在發動機上的套用效果
9.2DLC薄膜在模具領域的套用
9.2.1氣相沉積技術在模具表面處理中的套用
9.2.2DLC薄膜在模具上的套用效果
9.3DLC薄膜在刀具領域的套用
9.3.1著名塗層公司刀具塗層技術發展現狀
9.3.2DLC塗層在刀具領域的套用現狀
9.4DLC薄膜在基礎及通用機械行業的套用
9.4.1在製冷壓縮機領域的套用
9.4.2在各種軸承領域的套用
9.4.3在機械密封領域的套用
9.4.4在無油潤滑機械系統的套用
9.5DLC薄膜在其他行業的套用
9.5.1在管道內表面腐蝕防護領域的套用
9.5.2在娛樂健身領域的套用
9.5.3在醫療和生物器件領域的套用
9.5.4在光學和電子器件領域的套用
9.5.5在裝飾鍍膜領域的套用
9.5.6在包裝材料領域的套用
參考文獻
