Микроструктура, химические связи и фрикционные свойства нанокристаллических алмазных пленок, сформированных в различных газовых средах

Методом химического осаждения из газовой фазы при активировании микроволновой плазмой (MPECVD) получены нанокристаллические пленки, свойства которых зависят от состава газовой среды. Для пленки, созданной в плазменной среде состава Ar/CH$_4$, наблюдаются высокий коэффициент кристалличности, малый размер зерна и большая доля $sp^2$/аморфного углерода, что приводит к повышенным твердости и модулю упругости. Низкое значение коэффициента трения этой пленки обусловлено малым размером зерна и высокой долей граничной фазы $sp^2$/аморфного углерода, которая обеспечивает легкое скольжение. Угол смачивания пленки был малым (гидрофильные свойства) в случае, если плазма состояла из смеси Ar/CH$_4$. Показано, что смачивающие свойства пленок обусловлены тонким слоем карбоксильных и гидроксильных функциональных групп, пассивирующих оборванные связи на поверхности, обеспечивающих граничный механизм смазки. Было также найдено, что коэффициент трения этих пленок обратно пропорционален контактному давлению, зависящему от диаметра пробного шара.