碳膜制备及应用研究进展_马名杰 - 副本

碳膜制备及应用研究进展

马名杰1,张爱芸2

(1.河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作　454003;2.河南理工大学物理化学系,河南焦作　454003)

摘要:碳膜是一类很有发展和应用前景的新型材料,其优良的性能受到了广泛关注.本文评

述了国内外近年来掺金属粒子碳膜、类金刚石碳膜、气体分离用碳膜、纳米碳膜等的制备方

法及各自应用领域的研究进展,探讨了影响碳膜性能的因素,介绍了碳膜结构和性能的表征

方法.作者认为,未来几年内对碳膜的制备研究和应用开发研究还将会进一步深入和发展,

研究应致力于简化碳膜的制备过程、寻求廉价易得的用于碳膜制备的碳源,同时更加关注碳

膜的应用开发.

关　键　词:碳膜;制备;表征;类金刚石碳;类石墨碳

中图分类号:O 648 文献标识码:A 文章编号:1673-9798(2008)06-0696-05

A d v a n c e s i n p r e p a r a t i o n a n d a p p l i c a t i o n o f c a r b o n f i l m s

M AM i n g -j i e 1,Z H A N G A i -y u n

2

(1I n s t i t u t e o f M a t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,H e n a n P o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ,J i a o z u o 454003,C h i n a ;2.D e p a r t m e n t o f P h s i c a l a n dC h e m i s -t r y ,H e n a nP o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y ,J i a o z u o 454003,C h i n a )A b s t r a c t :C a r b o n f i l m s i s a n e w t y p e m a t e r i a l w h i c h h a s b r i g h t f u t u r e i n t h e d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n .I t i s e x c e l l e n t p e r f o r m a n c ea r ew i d e l yc o n c e r n e d .T h ec o m m e n t s o f t h ec a r b o nf i l m s 'p r e p a r a t i o n ,i nr e c e n t y e a r s ,s u c h a s a p p l i c a t i o n o f m e t a l -c o n t a i n i n g c a r b o n f i l m s ,d i a m o n d l i k e c a r b o nf i l m s ,c a r b o n f i l m s f o r g a s s e p a r a t i o n a n d n a n o s t r u c t u r e d c a r b o n f i l m s a r e g i v e n i n t h e p a p e r .T h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s a n d t h e c h a r a c -t e r i z a t i o n m e t h o d s o f t h e s t r u c t u r e a n d p e r f o r m a n c e o f c a r b o n f i l m s w e r e s u m m a r i z e d .I n n e x t f e wy e a r s ,t h e c a r b o n f i l m s r e s e a r c h e s a n d a p p l i c a t i o n w i l l b e f u r t h e r d e v e l o p e d ,t h e p r o c e s s e s o f c a r b o n f i l m s 's p r e p a r a t i o n a r e d e v o t e d t o s i m p l i f i e d ,a n d m o r e c h e a p e r c a r b o n s o u r c e i s s e e k e d f o r t h e c a r b o n f i l m s .M e a n w h i l e t h e a p -p l i c a t i o n o f c a r b o n f i l m s s h o u l d b e m o r e f o c u s e d .

K e y w o r d s :c a r b o n f i l m s ;f a b r i c a t i o n ;c h a r a c t e r i z a t i o n ;d i a m o n d -l i k e c a r b o n ;g r a p h i t e -l i k e c a r b o n 0　引　言

在以碳原子为主形成的无定型薄膜中,碳原子轨道可有s p ,s p 2,s p 3等多种杂化形式,因此碳可以形成多种晶态和非晶态结构

[1].碳膜以其碳原子轨道s p 2和s p 3的比例不同分为2大类,人们把碳键结构以s p 3为主的碳膜称为类金刚石碳(d i a m o n d -l i k e c a r b o n ,D L C )膜[2-3],把碳键结构以s p 2为

主的碳膜称为类石墨碳(g r a p h i t e -l i k e c a r b o n ,G L C )膜[4].类金刚石碳膜具有许多优异的物理化学

性能,如极高的硬度、化学惰性、低磨擦系数、高阻抗、良好的热传导和优良的光学透过性等,因而可以广泛应用于光学器件、磁记忆器件、高温半导体材料、机械工具和医用矫形体的耐磨保护层等方第27卷第6期2008年12月 河南理工大学学报(自然科学版)J O U R N A LO FH E N A NP O L Y T E C H N I CU N I V E R S I T Y (N A T U R A LS C I E N C E ) V o l .27　N o .6D e c .2008

收稿日期:2008-05-07

基金项目:河南省基础与前沿发展项目(072300420190);河南理工大学博士基金(648216)

作者简介:马名杰(1963-),男,黑龙江富锦人,博士,高级工程师,主要从事煤基碳材料研究. E-m a i l :m i n g j i e 8@163.c o m