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當今社會在能源節(jié)約，環(huán)境，經(jīng)濟以及安全等方面都在強調機械設備中控制摩擦磨損的重要性。油潤滑是控制摩擦磨損最常見的方法之一。然而，由于環(huán)境原因以及滑油在接觸區(qū)域的保存、老化、循環(huán)、存儲污染等問題，液體潤滑并不常用。表面工程是指通過表面沉積或表面處理的方法改變接觸表面的特性，表面工程的出現(xiàn)提供了另一種有效控制摩擦磨損的方法。

給表面鍍上一層薄膜會改變表面材料特性并且對于控制摩擦磨損非常重要。摩擦磨損機理可以簡化為，由粘著，犁削和遲滯引起的摩擦以及由粘著，磨粒和疲勞與材料斷裂混合產(chǎn)生的磨損。摩擦化學，表面物理效應以及表面疲勞被認為僅是表面材料改性的機理因為這些現(xiàn)象發(fā)生在材料斷裂之前。

20世紀80年代，硬質陶瓷薄膜 (TiN，TiC)作為刀具的表層在制造業(yè)廣泛使用，使磨損率降低了一到二個數(shù)量級或者更多。20世紀90年代，人們研究了低摩擦薄膜(金剛石，類金剛石DLC)，并其中的一些已經(jīng)作為商業(yè)用途。其摩擦磨損性能同樣比早期的方法降低了一到二個數(shù)量級，在那些要求表面具有低摩擦磨損特性的機械零部件中，低摩擦薄膜非常適用。進入21世紀初，很多研發(fā)工作集中在采用可控的方法改善薄膜的表面結構，包括開發(fā)不同的多元納米結構薄膜，例如多層膜，成份膜、摻雜膜，以及納米復合薄膜等。

為何工件表面鍍上金剛石和DLC薄膜是可以降低工件摩擦非常有效的方法呢？

對于類金剛石涂層，微凸體間相互影響對于粗糙表面是重要的，對于工程光滑表面石墨化是主要的機理而懸空鍵的氫化對于理光滑表面至關重要。對于比較粗糙的DLC涂層表面，表面的石墨化很重要;轉移層的組織強化，表面石墨化對于光滑工程表面至關重要，物理光滑表面的超潤滑特性可以通過懸空鍵的氫化解釋。對于主要的表面參數(shù)進行分析是建立表面模型的基礎，這些參數(shù)包括表面、薄膜、薄膜/基體之間的界面以及基體的彈性，塑性以及斷裂行為。對裂紋擴展進行應力密度分析結果表明:考慮三種載荷模式，裂紋間距和裂紋位置很重要，而裂紋方向，裂紋區(qū)域的位置以及載荷雙軸性的影響則比較小。闡述了在薄膜/基體界面上以及裂痕周圍怎樣利用表面3D有限元模型得到納尺度的應力和應變值，為降低磨損以及降低工件表面摩擦系數(shù)的產(chǎn)生提供依據(jù)。目前類金剛石涂層的摩擦系數(shù)一般在0.05-0.1之間，這對于古時代用于油潤滑來說是非常大的進步。