i-碳（i-carbon）又稱類金剛石或氫化非晶硬炭。它是一類sp3/sp2值很高的非晶硬炭。根據製備工藝及所用原料氣體種類不同，其中氫含量會在0~50%範圍內變化。這種硬質炭是美國S.Aisenberg等人首先發現，並於1971年報導時根據它的物理化學性能與金剛石相近而取名為類金剛石炭。後來德國CHR.Weissmantel等人為了突出在所有製備該材料的方法中離子撞擊對形成類金剛石性的必不可少的作用，而稱之為i-碳（i-C）。英國L.Holland等人則參照非晶矽的情況稱之為a-C:H或氫化非晶硬炭。
基本介紹
- 中文名：i-碳
- 外文名：i-carbon
- 學科：冶金工程
- 領域：能源
- 範圍：冶煉
- 別稱：類金剛石或氫化非晶硬炭
簡介,類金剛石在汽車零部件上的套用,類金剛石的其他套用,
簡介
i-碳（i-carbon）又稱類金剛石或氫化非晶硬炭。它是一類sp3/sp2值很高的非晶硬炭。根據製備工藝及所用原料氣體種類不同，其中氫含量會在0~50%範圍內變化。這種硬質炭是美國S.Aisenberg等人首先發現，並於1971年報導時根據它的物理化學性能與金剛石相近而取名為類金剛石炭。後來德國CHR.Weissmantel等人為了突出在所有製備該材料的方法中離子撞擊對形成類金剛石性的必不可少的作用，而稱之為i-碳（i-C）。英國L.Holland等人則參照非晶矽的情況稱之為a-C:H或氫化非晶硬炭。
類金剛石在汽車零部件上的套用
類金剛石(Diamond like carbon DLC)薄膜是近年來出現的備受關注的新型碳材料，具有高硬度、低摩擦、化學惰性和導熱性佳等優異性能，在摩擦學領域具有廣闊的套用前景，也是PVD(物理氣相沉積)塗層的一種新的套用，特別是對於汽車零部件行業的減磨、自潤滑具有重要的意義。汽車行業的長期壓力是減少車輛的尾氣排放，預計在未來幾年內，對排放的要求會更加嚴格。這將導致大力提倡使用新材料和新處理技術，以增加發動機和傳動系統的效率。歐洲、亞洲和美洲各地政策決策者為未來的汽車時代制定新要求已不可避免。現代真空塗層技術是滿足上述新要求的關鍵因素之一，尤其是類金剛石塗層對於減磨、自潤滑意義重大，且製備類金剛石薄膜能真正做到無污染、零排放。在零件上套用類金剛石塗層，可通過減少摩擦損失增加發動機效率，提高零件的使用壽命。類金剛石塗層同時也是一種可滿足更高負荷要求的特殊新材料，其主要特點為自潤滑、低摩擦、抗腐蝕、耐高溫，且具有非常高的化學惰性。
國內對類金剛石的摩擦學特性研究也有了一定的關注，但是關於其實際套用的研究非常少。最早的類金剛石主要是採用石墨作為靶材，採用TiN作為打底層。這種石墨型的類金剛石的摩擦係數大，與基體的結合力不好，所以限制了其實際套用。新型的類金剛石研究主要集中在降低摩擦係數，增加與基體的附著力，提高其硬度等方面。解決了這些問題，就會促使這一先進技術的大量套用。基於節能減排和提高產品性能的考慮，研究類金剛石的套用具有重要的理論和現實意義。
類金剛石的其他套用
由於i-碳聚眾多優異性能於一身，並且能在近室溫的基體上大面積沉積，直徑可達0.5m左右，因而在許多領域都有廣闊的套用前景，成為近代材料的熱門研究課題已用它作為紅外透鏡的抗反射保護塗層，計算機硬碟和錄音機磁頭的耐磨塗層，在高保真音響中則利用它的高彈性模量等。此外，在機械、化工、微電子及生物醫學工程中的套用也日益受到人們的重視。
