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无氢类金刚石薄膜表面H2O和O2分子共同作用的第一性原理计算

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无氢类金刚石碳基薄膜(Diamond-like carbon,DLC)在潮湿大气环境中具有较低的摩擦系数,这主要是由于环境中的H2O和O2两种活性分子钝化了无氢DLC薄膜表面的悬键,但迄今两种活性分子对无氢DLC薄膜低摩擦行为的协同影响机制仍不清楚,本文中通过第一性原理计算方法研究了H2O和O2分子共存时在金刚石表面的钝化状态,并推测了无氢DLC薄膜实现低摩擦的可能途径.结果表明:H2O和O2两种活性分子在金刚石表面分解形成OH、H及O基团,其中O原子和H原子的相互吸引能够促使其形成OH基团.当H2O分子和O2分子按比例2∶1共存时,金刚石表面全部由OH基团钝化,而非2∶1比例时,金刚石表面会形成C-OH、C-H和C-O共存的复杂情况.
The First-Principles Calculations of the Interaction of H2O and O2 Molecules on the Surface of Hydrogen-Free Diamond Films

王顺花、霍磊、鞠鹏飞、蒲吉斌

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兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州730000

中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江宁波315201

上海航天设备制造总厂,上海200245

第一性原理 DLC 碳悬键 钝化

国家自然科学联合基金重点项目国防基础科研项目

U1737214和XXXX2016203X077资助

2019

摩擦学学报
中国科学院兰州化学物理研究所

摩擦学学报

CSTPCDCSCD北大核心EI
影响因子：0.815
ISSN：1004-0595
年,卷(期)：2019.39(3)
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