用载能离子调控纳米银晶粒来改善硬质类金刚石薄膜韧性

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51071143
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    30.0万
  • 负责人：
    于翔
  • 依托单位：
    中国地质大学（北京）
  • 学科分类：
    E0103.金属材料使役行为与表面工程
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

利用载能离子改善薄膜韧性并正确表征薄膜韧性是实现硬质无氢DLC（类金刚石碳）薄膜在绿色精密金属零件上产业化应用的一个关键前沿课题。本课题将载能离子银晶粒纳米化和薄膜韧性表征结合起来研究，利用多离子束载能离子调整无氢硬质含银DLC薄膜的纳米银晶粒尺寸、晶界间距、晶界滑移，制备兼备高硬度和高韧性的硬质DLC薄膜，探索硬质DLC薄膜韧化机理、薄膜韧性的正确表征和在超深钻探工况条件下的应用。在系统表征薄膜结构、性能、韧性和内应力的基础上，通过分析比较不同薄膜韧性表征结果，并通过薄膜内应力、结构和性能测试结果进行验证，尝试找到正确的薄膜韧性表征方法；与此同时，逐步揭示纳米银晶粒与载能离子、薄膜韧性之间的内在关系，合成兼备高硬度和高韧性的DLC薄膜，拓展载能离子沉积硬质DLC薄膜的产业化应用。

结项摘要

利用载能离子改善薄膜韧性并正确表征薄膜韧性是实现硬质无氢DLC（类金刚石碳）薄膜在绿色精密金属零件上产业化应用的一个关键前沿课题。申请人带领研究小组将载能离子银晶粒纳米化和薄膜韧性表征结合起来研究，利用多离子束载能离子调整无氢硬质含银等DLC 薄膜的纳米银晶粒尺寸、晶界间距、晶界滑移，制备兼备高硬度和高韧性的硬质DLC 薄膜，探索硬质DLC 薄膜韧化机理、薄膜韧性的正确表征和在超深钻探工况条件下的应用。研究结果表明：银掺杂能改变薄膜韧性：在DLC基质中弥散的纳米银晶粒能引起薄膜韧性变化，薄膜的韧性可以通过高的临界载荷（Lc）和好的耐冲击性能呈现出来，在非晶碳基质中掺杂适量质软且延展性好的银晶粒能够有效减低膜中的内应力并改善膜层的韧性。改变在DLC基质中弥散的铜纳米晶粒会引起薄膜韧性的变化，可以通过改善韧性来提高薄膜的综合摩擦学性能，原因在于在DLC基质中适度扩散的铜纳米晶粒可以形成高的ID/IG比、平滑表面和低摩擦系数，这样的扩散可以有效地抑制镁离子从镁合金中逸出，并因此改善薄膜的血溶性和保护性能。在离子束系统调试期间，利用反应中频对靶磁控溅射系统沉积了一系列氧化铬薄膜，确定出造成薄膜表面大颗粒和坑缺陷，利用正交实验和方差分析来优化工艺参数，揭示出靶电流、气体压力和基体负偏压对表面缺陷密度的影响。申请人作为国家高级访问学者，在德国弗劳恩霍夫表面工程和薄膜研究所（Fraunhofer IST）的金刚石研究室从事了金刚石薄膜的合作研究工作；利用热丝化学气相沉积在高钴硬质合金基体上成功制备了厚金刚石涂层，研究了其在地质勘探应用的可能性；薄膜展现了良好的生长和柱状结构，碳化硅中间层能有效提高薄膜的膜基结合力，并且能够阻隔钴相的扩散，避免了对基体进行化学预处理过程，金刚石膜在干摩擦中的平均摩擦系数0.134、油润滑中的0.0413和在砂浆中的0.184。.在系统表征薄膜结构、性能、韧性和内应力的基础上，通过分析比较不同薄膜韧性表征结果，并通过薄膜内应力、结构和性能测试结果进行验证，找到了薄膜韧性表征方法；与此同时，逐步揭示纳米晶粒与载能离子、薄膜韧性之间的内在关系，合成出兼备高硬度和高韧性的碳膜，探索了载能离子沉积硬质碳薄膜在地质钻探中的应用。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（1）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（10）
专利数量（1）
Exploring tribological behaviour of diamond film by hot-filament chemical vapour deposition on tungsten carbide for lunar exploration
通过热丝化学气相沉积在碳化钨上探索探月金刚石膜的摩擦学行为
  • DOI：
    10.1016/j.vacuum.2013.07.036
  • 发表时间：
    2014-02
  • 期刊：
    Vacuum (2012 IF=1.530)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yu, Xiang;Ai, Jie;Yang, Liu;Wang, Chengbiao
  • 通讯作者：
    Wang, Chengbiao
Tribological performance of DLC coatings deposited by ion beam deposition under dry friction and oil lubricated conditions
干摩擦和油润滑条件下离子束沉积 DLC 涂层的摩擦学性能
  • DOI：
    10.1016/j.vacuum.2013.01.006
  • 发表时间：
    2013-08
  • 期刊：
    Vacuum
  • 影响因子：
    4
  • 作者：
    Fu Zhiqiang;Sun Jian;Wang Chengbiao;Zhang Wei;Yue Wen;Peng Zhijian;Yu Xiang;Lin Songsheng;Dai Mingjiang
  • 通讯作者：
    Dai Mingjiang
Synergistic effect of Cr-doped DLC coatings and lubricant additives
掺铬 DLC 涂层与润滑油添加剂的协同效应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Key Engineering Materials
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Sun Jian;Zhang Wei;Fu Zhi-Qiang;Wang Cheng-Biao;Yue Wen;Peng Zhi-Jian;Yu Xiang;Lin Song-Sheng;Dai Ming-Jiang
  • 通讯作者：
    Dai Ming-Jiang
Influences of W Content and Friction Condition on the Tribological Properties of W-Doped DLC Coatings
W含量和摩擦条件对W掺杂DLC涂层摩擦学性能的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Rare Metal Materials and Engineering(2012 IF=0.164).
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Fu Zhiqiang;Wang Chengbiao;Yue Wen;Peng Zhijian;Yu Xiang;Lin Songsheng;Dai Mingjiang
  • 通讯作者：
    Dai Mingjiang
Microstructure and friction-reducing performance of sulfurized W doped diamond-like carbon film
硫化W掺杂类金刚石碳膜的微观结构及减摩性能
  • DOI：
    10.1016/j.matlet.2012.01.044
  • 发表时间：
    2012-04-15
  • 期刊：
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Yue, Wen;Gao, Xiaocheng;Liu, Jiajun
  • 通讯作者：
    Liu, Jiajun

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  • 通讯作者：
    严栋飞
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  • 通讯作者：
    出村拓
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  • 作者：
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  • 发表时间：
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  • 作者：
    史建新;孙宝芝;于翔;赵颍杰;刘尚华
  • 通讯作者：
    刘尚华

其他文献

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尝试在线脉冲偏压粒子改变高钴含量硬质合金至金刚石膜的界面性能
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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