[发明专利]一种实时检测含氢类金刚石碳膜摩擦状态的装置及应用

说明书

本发明涉及摩擦状态的检测技术领域，尤其涉及一种实时检测含氢类金刚石碳膜摩擦状态的装置及应用。本发明提供了一种实时监测含氢类金刚石碳膜摩擦状态的装置，包括基底、导电材料和发光装置；所述基底表面设置有含氢类金刚石碳膜；所述基底、发光装置和导电材料顺次通过导线连接；所述含氢类金刚石碳膜与导电材料之间呈动态摩擦接触。所述装置可以实现含氢类金刚石碳膜摩擦状态的实时监测，同时实现了模块化和小体积监测。

技术领域

本发明涉及摩擦状态的检测技术领域，尤其涉及一种实时检测含氢类金刚石碳膜摩擦状态的装置及应用。

背景技术

摩擦以及摩擦状态检测在社会的健康发展占据重要的地位。由于摩擦磨损失效造成的一次能源的直接损失以及装备失效造成的间接损失极其严重。减摩耐磨已经成为材料设计以及装备部件中不可忽略的一个因素。而含氢类金刚石碳膜由于其表面光滑导致的弱机械互锁以及低的界面黏附力使得其成为一种优异的固体润滑薄膜。不管在空气、含润滑介质、惰性气体和高真空环境中，其摩擦性均能优于普通的摩擦副材料。因此，其被广泛应用于各种工业机械部件的表面防护以及各种航空航天、兵器等特种装备的表面防护。由于摩擦过程无处不在，环境因素的变化以及摩擦界面异物的进入都会促使摩擦磨损加剧，从而导致装备失效，引起巨大的安全隐患以及财产损失。比如在太空中由于固体润滑涂层的失效，会导致滑动部件出现冷焊现象，阻止航天器的天线等部件打开，进而造成巨大的危害以及严重的损失。因此，装备的摩擦状态检测以及摩擦状态实时传感非常重要。而目前，还没有含氢类金刚石碳膜在各种环境下的摩擦状态以及超润滑状态的综合检测手段。

目前，常用的摩擦状态监测手段包括频谱分析、原位拉曼广谱、原位红外光谱以及基于摩擦噪声、摩擦生热、摩擦发光、摩擦起电和摩擦化学反应的监测等。但是上述摩擦监测手段对异常摩擦状态的监测都存在很大限制，无法对摩擦过程中的异常状态进行良好的反映。同时，由于频谱分析、原位拉曼广谱、原位红外光谱以及基于摩擦噪声等均需要非常昂贵或体积巨大笨重的仪器，不能较好的与各种装备进行整合；而摩擦发光以及摩擦化学反应则需要特殊的体系，只有很少的体系可以符合其应用条件，不具有普适性；摩擦生热也需要在摩擦副附近装配热电偶或者感应测温元件，并且对摩擦状态不能做到有效的检测；碎玉常规的摩擦起电测试而言，虽然能够实现大多数的摩擦状态检测，但是由于通常需要专业的测试仪器，比如表面电势测量仪、电流放大器或电压放大器等仪器，也无法应用于实际的摩擦失效检测。由此可见，上述监测手段都存在一些限制条件，无法实现在线实时检测并应用到实际的模块化和小体积检测中。同时，虽然上述对材料摩擦状态检测手段有很多，但是现存的检测方法都是相对静态的，不能很客观的反应实际工况过程中界面润湿性的变化情况，难以对现实过程界面内润湿状态变化进行预判。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种实时检测含氢类金刚石碳膜摩擦状态的装置及应用；所述装置可以实现含氢类金刚石碳膜摩擦状态的实时监测，同时实现了模块化和小体积监测。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种实时监测含氢类金刚石碳膜摩擦状态的装置，包括基底、导电材料和发光装置；所述基底表面设置有含氢类金刚石碳膜；

所述基底、发光装置和导电材料顺次通过导线连接；

所述含氢类金刚石碳膜与导电材料之间呈动态摩擦接触。

优选的，所述基底的材料为金属。

优选的，所述导电材料包括金属材料、碳材料、导电聚合物和导电泡沫复合材料中的一种或几种。

优选的，所述金属材料包括钢、铝、铜和钛中的一种或几种；

所述碳材料包括石墨和/或石墨烯；

所述导电聚合物包括聚吡啶、聚乙炔、聚吡咯、聚吲哚、聚苯胺、聚对(亚苯基亚乙烯基)和聚(3-烷基噻吩)中的一种或几种；