[发明专利]一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜的制备方法，其特征在于，先将洁净的基底材料进行氩离子清洗，然后采用等离子体增强化学气相沉积技术，以甲烷为前驱体，配合高频直流脉冲离子源在基底材料上进行沉积，制得含类富勒烯微结构碳氢薄膜；

其中，通过调节等离子体增强化学气相沉积的工作参数，能够实现含类富勒烯微结构碳氢薄膜的可控制备。

2.根据权利要求1所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将基底材料经超声清洗后烘干，得到洁净的基底材料，将所得洁净的基底材料装入化学气相沉积系统真空腔内；

步骤2，将化学气相沉积系统真空腔的真空度依次通过机械泵、罗茨泵、涡轮分子泵抽至低于1.0×10^-4帕斯卡；

步骤3，向化学气相沉积系统真空腔内通入氩气，配合高频直流脉冲离子源，对所得洁净的基底材料进行氩离子清洗，去除基底材料表面的氧化层、污染物和毛刺；

步骤4，氩离子清洗结束后，向化学气相沉积系统真空腔内通入甲烷气体，同时施加直流负偏压，继续在基底材料上进行沉积，制得含类富勒烯微结构碳氢薄膜；

其中，通过调节甲烷气体的流量、直流负偏压和沉积气压，能够实现对sp1、sp2、sp3杂环团簇尺寸及比例和氢含量的控制。

3.根据权利要求2所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜的制备方法，其特征在于，步骤3中，氩离子清洗的操作包括：轰击过程中保持腔内气压在0.35～0.45Pa，高频直流脉冲离子源电流强度在2.5～3A；高频直流脉冲离子源的偏压为800～1000V，占空比50％～80％，频率40～80KHz，轰击时间为10～30min。

4.根据权利要求2所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜的制备方法，其特征在于，步骤4中，沉积的操作参数包括：沉积气压在5～9Pa，直流负偏压为850～1000V，甲烷气体流量为15～20sccm，沉积时间60～120min。

5.根据权利要求2所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜的制备方法，其特征在于，所述基底材料为轴承钢。

6.根据权利要求2所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜的制备方法，其特征在于，所得含类富勒烯微结构碳氢薄膜的厚度为1～2μm。

7.权利要求1～6任意一项所述制备方法制得的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜，其特征在于，所述含类富勒烯微结构碳氢薄膜以非晶碳网络为基底，镶嵌纳米级半笼状类富勒烯纳米颗粒，包含sp1、sp2和sp3杂化碳团簇和氢原子。

8.根据权利要求7所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜，其特征在于，所述含类富勒烯微结构碳氢薄膜的表面粗糙度为2～3.3nm，硬度为14.55～14.8GPa，弹性恢复为71.9％～72.8％，摩擦系数为0.016～0.15。

9.根据权利要求7所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜，其特征在于，所述含类富勒烯微结构碳氢薄膜中，类富勒烯微结构尺寸为2.2nm～5.2nm。

10.权利要求7所述的一种含类富勒烯微结构碳氢薄膜在运动机械零部件表面的应用。