Page 45 - 《摩擦学学报》2021年第5期

634 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

(a) (b)

Sliding direction Sliding direction
80 μm 80 μm

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Fig. 10 Optical micrographs of the corresponding wear scar after sliding 4.2×10 r: (a) before AO irradiation; (b) after AO irradiation
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图 10 4.2×10 r后磨斑的光学显微形貌：(a)原子氧辐照前；(b)原子氧辐照后
内部Mo的化学态主要是以MoS 的形式存在并参与摩 Science, 1995, 30(2): 308–320. doi: 10.1007/BF00354390.
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擦，摩擦系数开始明显降低并逐渐达到稳定. 然而，长 [ 4 ] Hilton M R, Fleischauer P D. Applications of solid lubricant films in
期原子氧辐照导致了薄膜内部的低价钛被氧化成了 spacecraft[J]. Surface and Coatings Technology, 1992, 54-55:
435–441. doi: 10.1016/S0257-8972(07)80062-4.
TiO ，意味着在摩擦过程中会有更多的硬质TiO 磨粒
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[ 5 ] Jiang Haifu, Zhang Hanyu, Jiang Lixiang, et al. Atomic oxygen
参与摩擦，从而加剧磨损，而且TiO 也不利于对偶面
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erosion behavior and resistance characteristic of graphene film[J].
连续转移膜的形成，最终造成薄膜具有相对较高的稳
Equipment Environmental Engineering, 2020, 17(3): 39–44
定段摩擦系数. 得益于在长期原子氧辐照过程中低价 (in Chinese) [姜海富, 张汉宇, 姜利祥, 等. 石墨烯薄膜原子氧剥蚀
Ti的优先氧化和致密TiO 的生成，内部的MoS 没有被 行为及电阻特性[J]. 装备环境工程, 2020, 17(3): 39–44].
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氧化，所以复合薄膜的摩擦系数仍然远低于固体润滑 [ 6 ] Li Haogeng, Gu Hongyu, Zhang Yuzhi, et al. Surface protection of
[16]
材料在实际工程应用中能够接受的设计门限0.3 . polymer materials from atomic oxygen: a review[J]. Journal of

Inorganic Materials, 2019, 34(7): 685–693 (in Chinese) [李昊耕, 谷
3 结论 红宇, 章俞之, 等. 聚合物材料表面原子氧防护技术的研究进展
[J]. 无 机 材 料 学 报 , 2019, 34(7): 685–693]. doi:
a. 长期高能原子氧辐照造成MoS -Ti复合薄膜表
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10.15541/jim20180515.
面出现“绒毯”状形貌，薄膜表层的MoS 和内部的低 [ 7 ] Wang Dan, Gao Zhimin, Li Zhonghua, et al. Analysis of erosion
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价钛氧化物分别被氧化成硬质的MoO 和TiO 并参与 effect of environmental factors on polyimide films and coatings[J].
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摩擦，而在距表面30 nm以下Mo的化学态没有受到 Surface Technology, 2018, 47(1): 123–128 (in Chinese) [王丹, 高志
影响. 敏, 李中华, 等. 环境因素对聚酰亚胺薄膜及涂层侵蚀效应分析
b. 原子氧辐照造成了磨损机制由黏着磨损向磨 [J]. 表面技术, 2018, 47(1): 123–128]. doi: 10.16490/j.cnki.issn.1001-
3660.2018.01.019.
粒磨损的转变，导致了真空摩擦系数和磨损率的上升.
[ 8 ] Gao Xiaoming, Hu Ming, Fu Yanlong, et al. MoS 2 -Sb 2 O 3 film
c. 虽然薄膜内部的MoS 并没有受到影响，但在摩
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exhibiting better oxidation-resistance in atomic oxygen
擦和高能原子氧辐照同时进行的情况下，大量新鲜
environment[J]. Materials Letters, 2018, 219: 212–215. doi: 10.1016/
MoS 分子会暴露在原子氧环境中而被氧化，造成摩擦 j.matlet.2018.02.093.
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学性能的严重下降，后期需要进一步深入开展空间辐 [ 9 ] Gao Xiaoming, Fu Yanlong, Jiang Dong, et al. Constructing
照环境作用下的原位摩擦学与表征研究. WS 2 /MoS 2 nano-scale multilayer film and understanding its positive
response to space environment[J]. Surface and Coatings
参 考 文 献
Technology, 2018, 353: 8–17. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.08.072.
[ 1 ] Emyr. W. Roberts. Space Tribology Handbook[M]. ESR [10] Cross J B, Martin J A, Pope L E, et al. Atomic oxygen-MoS 2
Technology Ltd Press, 2007. chemical interactions[J]. Surface and Coatings Technology, 1990,
[ 2 ] E M Silverman. Materials Exposure and Degradation 42(1): 41–48. doi: 10.1016/0257-8972(90)90113-Q.
Experiment[R]. NASA Contractor Report 4661-Part 1, 1995. [11] Gao Xiaoming, Hu Ming, Sun Jiayi, et al. Changes in the
[ 3 ] Packirisamy S, Schwam D, Litt M H. Atomic oxygen resistant composition, structure and friction property of sputtered MoS 2 films
coatings for low earth orbit space structures[J]. Journal of Materials by LEO environment exposure[J]. Applied Surface Science, 2015,