DLC-покрытия

    Водородосодержащие аморфные углеродные нанокомпозиты с внедренными нанокристаллическими инородными зернами в настоящее время интенсивно исследуются, поскольку они позволяют в широких пределах варьировать их функциональные свойства: электрофизические параметры, антикоррозионную стойкость покрытий, их твердость, упругость, низкий коэффициент трения и т.д. Комбинация функциональных свойств как а-С:Н-матрицы, так и покрытия в целом, в значительной мере определяется соотношением алмазоподобной sp3- и графитоподобной sp2-связей. Имеются указания на то, что водород в такой системе выполняет важную роль, стимулируя формирование алмазоподобных sp3- связей. И наоборот, потеря покрытием водорода, например, в результате отжига, приводит к перестройке sp3-связей в sp2-связи. Вторая важная функция водорода – пассивация оборванных углеродных связей, концентрация которых на поверхности трущихся узлов достигает максимальных значений. В результате быстрой диффузии водорода из глубинных слоев на поверхность и пассивации оборванных связей может резко снижаться коэффициент трения. Проблема заключается в количественном определении концентрации водорода. Это препятствует созданию достоверных моделей, опирающихся на надежные экспериментальные данные. Для определения концентрации водорода в DLC-покрытии чаще всего используются методы рамановской, ИК- спектроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектрометрии. Однако эти методы не являются прямыми, требуют калибровки Методы ионно-пучкового анализа (Ion-Beam Analysis, IBA), развитые в НИИЯФ МГУ, и в частности метод ядер отдачи (elastic recoils detection, ERD), дают уникальную возможность прямого и недеструктивного измерения концентрации водорода. В НИИЯФ МГУ уже проведен цикл работ, успешно продемонстрировавший возможности IBA и ERD, в количественном определении концентрации водорода в DLC-покрытии. Впервые было также показано, что эти методы можно использовать для определения парциальной массовой плотности углеводородной матрицы нанокомпозитного покрытия и для определения соотношения sp2 и sp3 фракций. В настоящем проекте мы развиваем эти возможности для исследования кинетики водорода и для определения соотношения фракций свободного и связанного водорода. О проведении аналогичных исследований в других научных центрах до настоящего времени не известно.




Работа выполняется при поддержке гранта РФФИ 12-02-31780 мол_а.