摩擦學是一門研究相對運動表面間的摩擦、磨損和潤滑以及相關問題的學科，是節(jié)能、減排、降耗的重要手段，對當今環(huán)境、能源及經濟等領域都有著重大影響。DLC類金剛石涂層就具有低摩擦系數(shù)、高耐磨的優(yōu)異性能，可以實現(xiàn)超低摩擦行為，是潛力很大的固體潤滑材料，在切削刀具、機械密封以及生物醫(yī)學等行業(yè)有著都有廣泛應用。DLC涂層超低摩擦產生原因有很多，究其根本在于滑動界面之間以及滑動界面與周圍環(huán)境之間的化學、物理和機械相互作用。為了確保DLC涂層的低摩擦系數(shù)，要削弱相關因素的影響。下面，小編為大家分析一下哪些因素影響DLC涂層摩擦系數(shù)吧。

　　一、表面粗糙度的影響

　　機械摩擦理論認為摩擦起源于粗糙表面的互鎖。粗糙表面會導致機械互鎖效應，從而產生高摩擦(特別是在跑合階段或者試驗開始階段)。根據此理論，減少或者消除DLC膜表面粗糙度可降低摩擦因數(shù)，甚至實現(xiàn)摩擦因數(shù)低至0.002的超低摩擦。不過需要注意的是，DLC膜表面粗糙度降低到一定程度時，表面越光滑，摩擦因數(shù)反而越大，因為減少甚至消除表面粗糙度后，表面分子間的相互作用力會成為產生摩擦的主要原因。

　　二、分子間相互作用力的影響

　　從微觀角度分析，界面原子間的短程或長程作用力決定了摩擦力的強度，包括較強相互作用：金屬鍵、共價鍵和離子鍵等；較弱相互作用：π-π相互作用，范德華力，靜電力和毛細力等。

　　1、共價鍵相互作用

　　摩擦副相對滑動過程中，DLC膜表面sp3相碳原子中未成鍵的σ鍵易跨界面生成共價鍵：一種是上下表面的懸掛鍵之間形成C-C鍵；另一種是懸掛鍵與其他元素形成共價鍵，例如C-O-C鍵。共價鍵會導致較強的粘著作用，這是DLC涂層中摩擦力的主要來源。

　　2、π-π相互作用

　　π-π相互作用也被稱為元堆積作用：DLC涂層中環(huán)狀結構之間的一種非共價的相互吸引作用，作用范圍大于范德華半徑，這種作用力很弱，對摩擦因數(shù)影響較小。

DLC類金剛石涂層

　　3、范華德力

　　范德華力沒有飽和性和方向性，無論何種分子都有范德華力，只不過強弱不同。DLC膜的摩擦主要是受范德華力中的色散力影響。而色散力與分子間的間距有關，當分子間的距離足夠近，達到范德華半徑范圍之內，范德華力才會起作用。如果DLC膜表面粗糙度大于范德華半徑，范德華力對DLC膜的摩擦影響是非常小的。

　　4、靜電力

　　靜電力是長程力，在滑動過程中DLC涂層表面一般會積累靜電電荷，從而產生靜電吸引或者排斥作用。

　　5、毛細力

　　在高度潮濕的空氣中，水蒸汽容易凝結在親水性的滑動表面，當滑動接觸的表面被牽引力拉開時，水會在DLC涂層和對偶表面之間粗糙的接觸點上形成一個納米級的凹形彎月面水層，同時在靠近接觸點的位置形成軸對稱的水橋，由于表面水層的內部壓力更低而產生作用在接觸面上的彎月面力或毛細力，且隨環(huán)境中相對濕度的增加而增加，從而導致摩擦因數(shù)的增加。

　　上述即是哪些因素影響DLC涂層摩擦系數(shù)的大致介紹，可以看出，要想實現(xiàn)DLC涂層低摩擦系數(shù)，就要降低涂層表面粗糙度，然后盡量消除涂層表面懸掛鍵避免生成共價鍵，在此基礎上設法減小π-π相互作用、范德華力、靜電力以及毛細力。