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超硬涂層材料可是由Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ主族元素組成的大佬哦，它們要么是單質(zhì)，要么是共價(jià)鍵化合物，金剛石、類(lèi)金剛石（DLC）等都是這個(gè)大家庭的成員。這些材料有著超級(jí)硬度和優(yōu)秀性能，比如超高硬度、超低摩擦因數(shù)、超強(qiáng)耐磨和耐腐蝕性、良好導(dǎo)熱和化學(xué)穩(wěn)定性，還有高的禁帶寬度。它們不僅繼承了家族的優(yōu)秀特性，還更加實(shí)用呢。今天我就來(lái)給大家扒一扒金剛石涂層和DLC涂層的神秘面紗！

首先，我們來(lái)看看金剛石涂層。這位大佬可是自然界中最硬的物質(zhì)，比天然金剛石的硬度還高呢！它還擁有超低的摩擦因數(shù)、超高的彈性模量、超強(qiáng)的導(dǎo)熱性、超快的聲傳播速度、寬闊的能帶隙，以及卓越的化學(xué)穩(wěn)定性等。但由于天然金剛石的儲(chǔ)量和價(jià)格問(wèn)題，它在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用中的表現(xiàn)受到了一些限制。幸運(yùn)的是，我們可以用CVD法來(lái)制作金剛石涂層，這種涂層與天然金剛石有著近似的物理和化學(xué)特性。根據(jù)金剛石的晶粒尺寸，我們可以把CVD金剛石涂層分為微米晶金剛石涂層和納米晶金剛石涂層，而當(dāng)晶粒尺寸小于10nm時(shí)，它就被稱(chēng)為超納米金剛石涂層了。經(jīng)過(guò)這么多年的研究開(kāi)發(fā)，CVD金剛石涂層的制備技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，有些產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化推廣階段，形成了不小的市場(chǎng)規(guī)模。它的應(yīng)用領(lǐng)域多得數(shù)不清。

接下來(lái)，我們來(lái)看看類(lèi)金剛石DLC涂層這位大佬。1971年，Aisenberg等人利用離子束沉積技術(shù)制備了一種與金剛石有著近似的硬度、化學(xué)組成、光學(xué)透過(guò)率的非晶碳涂層。這種碳涂層的結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)程無(wú)序的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，主要以sp3鍵碳共價(jià)結(jié)合為主，混合有sp2鍵碳。因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)和性能與金剛石相似，所以被稱(chēng)為類(lèi)金剛石DLC涂層。DLC涂層有著與金剛石涂層近似的性能，比如超高的硬度、電阻率、導(dǎo)熱系數(shù)、電絕緣強(qiáng)度、高紅外透射性以及光學(xué)折射率。與此同時(shí)，DLC涂層還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性。這位大佬在機(jī)械、電子、光學(xué)、聲學(xué)、計(jì)算機(jī)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景呢！不過(guò)呢，DLC涂層的性能會(huì)受到沉積方式和環(huán)境的影響。

DLC涂層具有與金剛石涂層非常相近的性能，即極高的硬度、電阻率、導(dǎo)熱系數(shù)、電絕緣強(qiáng)度、高紅外透射性以及光學(xué)折射率，同時(shí)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性等，在機(jī)械、電子、光學(xué)、聲學(xué)、計(jì)算機(jī)以及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。不過(guò)受沉積方式和環(huán)境的影響，DLC涂層中還可能含有氫等雜質(zhì)，含各種C-H鍵，因此不同的制備方法和工藝條件對(duì)涂層的性能，尤其是硬度的影響很大。

　　目前超硬涂層材料被廣泛用于半導(dǎo)體工業(yè)、儀表工程、航空航天制造、核電裝備和現(xiàn)代工業(yè)制造等諸多領(lǐng)域——例如，DLC涂層就因其優(yōu)異的力學(xué)性能和物化特性，在切削刀具、機(jī)械制造等領(lǐng)域獲得了大量的關(guān)注和研究。

不過(guò)要確保涂層實(shí)際使用效果理想，除了要對(duì)普通硬質(zhì)和超硬涂層的制備及改性技術(shù)進(jìn)行深入研究外，還需要根據(jù)涂層服役工況，進(jìn)行相關(guān)的性能研究及損傷監(jiān)測(cè)，避免因涂層分層、開(kāi)裂、腐蝕、變色而導(dǎo)致涂層完全失效。因此要用好涂層的話，需要做的工作還有很多。