Page 46 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 宁可心, 等: 含氢无定型碳摩擦转移膜结构演化规律研究 489

(a) (b) (c)

50 μm 50 μm 50 μm

(d) (e) (f)

50 μm 50 μm 50 μm

(g)

50 μm

Fig. 7 Micrographs of wear scars of Al 2 O 3 counterpart in dry N 2 ：(a~f) respectively shows the morphology of the scat at 10 min，
30 min，60 min，90 min，120 min and 180 min，and (g) shows the morphology of the worn out scar
图 7 N 2 中摩擦Al 2 O 3 对偶球磨斑显微照片：(a~f)分别为摩擦10、30、60、90、120和180 min时的磨斑形貌，
(g)为磨穿后的磨斑形貌

[31]
照片，可以看到摩擦过程中对偶球表面转移膜逐渐形 颗粒，可能会导致超润滑性 . 因此可能是在氮气中
成，但观察图7(a~f)的演变过程发现磨斑两侧堆积的 摩擦一定的时间后，转移膜表面的物质结构发生了变
物质逐渐增多，说明在摩擦过程中转移膜是不断形 化，逐渐从平面的石墨结构变成了弯曲状的石墨烯或
成，并在摩擦过程中不断从对偶表面去除的. 最终薄 洋葱碳结构，这些特殊结构的形成同样可以解释N 气
2
膜被磨穿时，磨斑两侧堆积了大量的磨屑，如图7(g)所 氛下摩擦系数低于0.01的原因. 此外，对比图3(b)、图6(c)、
示. 图8为与图7对应磨斑的拉曼光谱图及I /I 和G峰 图8(b)中薄膜在空气与干燥氮气中摩擦前后磨痕及转
D G
峰位变化. 可以看到在摩擦10和225 min时，拉曼光谱 移膜的I /I 和G峰峰位变化，发现在空气中磨痕的
D G
−1
没有出现D峰与G峰，仅在410、3 620、3 860和3 980 cm −1 I /I 仅从0.75上升至0.79，G峰从1 560 cm 向高位偏
D G
−1
出现特征峰，而这些峰与α-Al O 的拉曼特征峰一一吻 移至1 565 cm ；在N 中摩擦磨痕的I /I 仅从0.75上升
D G
2
3
2
合. 在其他摩擦时间的磨斑处均检测到了碳的特征峰 至0.9，G峰从1 565 cm 向高位偏移至1 570 cm . 在
−1
−1
−1
的存在，且I /I 增加. 摩擦60 min时，G峰峰位在1 580 cm ， N 中摩擦转移膜的I /I 却从0.75上升至3.5附近，推测
D G
2
D G
−1
摩擦90 min后G峰峰位向高波数方向偏移至2 000 cm 是在摩擦过程中，磨痕表面先发生石墨化转变，随着
−1
附近. 已有研究表明，G峰上移到1 595 cm 以上对应 摩擦的进行，磨痕表面有序化的物质不断转移到对偶
于在转移膜中形成弯曲的石墨烯条带和洋葱碳纳米 表面，并在对偶表面聚集，因此对偶球上有序化的物