Пленки карбоновые: Карбоновая пленка для авто, купить в интернет-магазине — SJRacing — тюнинг комплектующие для вашего автомобиля

Содержание

Оклейка карбоновой пленкой автомобиля в Москве

Телефон: +7 (495) 323-93-99

Ежедневно с 9:00 до 20:00

Современные автомобили впечатляют своим дизайном. Разработчики объединяют элегантность, аэродинамику и даже толику агрессии, чтобы машина производила неизгладимый эффект. Но есть способ сделать автомобиль ещё более современным, впечатляющим и уникальным – достаточно покрыть кузов матовой плёнкой «Карбон».

Текстура карбоновых материалов (углепластика), воплощённая в этой плёнке, уникальна и узнаваема. Она матовая – но недостаточно, чтобы полностью поглощать свет. Она отражает часть падающих на неё лучей, но не бликует. Она имеет характерный, узнаваемый геометрический узор, и придаёт автомобилю премиальный внешний вид.

Карбоновые материалы используются только в наиболее премиальных решениях. Углепластик можно найти в самых дорогих ноутбуках и смартфонах, деталях самолётов, медицинской техники, бронежилетах и многом другом. И поэтому карбон стал синонимом премиальности.

А вот виниловая плёнка «Карбон», несмотря на элитарную эстетику, обойдётся недорого. Но при этом она кардинально изменит облик автомобиля и защитит ЛКП от различных повреждений и вредоносных внешних факторов.

Особенности пленок «Карбон»

Плёнки «Карбон» — это виниловое полотно высокой плотности с трёхмерной текстурой, которая имитирует углепластик. Этим и объясняется низкая цена. Впрочем, из-за особенностей самого винила эти материалы неотличимы от углепластика, не подвержены выцветанию, деформации и истиранию.

Для имитирующих карбоновые материалы покрытий используется специальное виниловое полотно толщиной 150 мкм с дополнительной обработкой поверхности. За счёт этого достигается высокая прочность. Эти полотна создают дополнительный слой на поверхности ЛКП авто. А он защищает от появления царапин из-за различных механических воздействий, включая контакты с летящим щебнем, пылью или ветками.

Виниловые покрытия с имитацией карбоновых материалов достаточно разнообразны.

Они различаются размером и шагом узора, цветом, текстурой. Так, встречаются не только гладкие варианты, но и с текстурой («шершавые»), ещё более точно имитирующие структуру углеродных материалов.

Плёнки «Карбон» для кузова и салона

Плёнки «Карбон» могут использоваться по-разному:

Частичная оклейка кузова. Придаёт автомобилю современный и спортивный внешний вид. Чаще всего при частичном покрытии полотно размещается на капоте, багажнике, передних и задних стойках, а также крыше. Автомобиль с таким карбоновым акцентированием приобретает агрессивный дизайн;
Полная оклейка кузова. Делает автомобиль элегантным и солидным. По сути, схоже с матированием, но текстура углепластика остаётся узнаваемой. Автомобиль, полностью покрытый виниловым полотном высокого качества, привлекает внимание и притягивает взгляды на улицах;
Оклейка некоторых элементов салона. Дополнительно придаёт спортивный и агрессивный вид интерьера, а также снижает риск истирания. Чаще всего карбоновым полотном покрываются глянцевые элементы салона, выполненные из пластика – то есть те, на поверхности которых обычно и появляются царапины. Винил не только способен изменить дизайн салона, но и защитить его от визуального износа.

В нашей студии автодетейлинга вы можете заказать любое покрытие – как кузова (полное или частичное), так и салона.

Профессиональное покрытие плёнкой «Карбон»

В нашей студии автодетейлинга «А1 Авто» используются плёнки «Карбон» от таких известных производителей, как 3M, Oracal, Hexis, KMPF и других. Мы применяем современные технологии нанесения и профессиональный подход. Поэтому покрытия держатся как влитые и сохраняют эстетику в течение длительного времени.

Запишитесь на профессиональное покрытие автомобиля плёнкой «Карбон» прямо сейчас – и ваша любимая машина преобразится!

Телефон: +7 (495) 323-93-99

Ежедневно с 9:00 до 20:00

Оклейка автомобиля и его капота карбоном (карбоновой пленкой) в Студии автостайлинга

Пленка «под карбон» пришла на отечественный рынок автовинила сравнительно недавно, но уже покорила сердца владельцев машин различных моделей своим рисунком, фактурой, разнообразием оттенков и структуры, а также возможностью в кратчайший срок получить эксклюзивный дизайн.

Помимо эстетической составляющей, карбоновая пленка выполняет функцию надежного защитного барьера.

Карбоновая пленка на автомобиль – безупречный стиль и надежная защита

Сегодня имитация углепластика, иначе называемого карбоном, — одно из самых популярных направлений в автостайлинге.

Профессиональная оклейка карбоновой пленкой, с высокой точностью передающей рисунок этого материала, бывает двух видов:

4D — автовинил, состоящий из двух слоев, — защитной прозрачной пленки (матовой или глянцевой) и слоя ПВХ с нанесенным рисунком текстуры карбона

3D — многослойная карбоновая пленка с трехмерной структурой, позволяющей создавать эффект глубины рисунка аналогичный рельефу настоящего углепластика.

Оклейка автомобиля карбоном – эксклюзив по доступной цене

Производители автовинила чутко реагируют на требования рынка и предлагают широкий выбор пленки карбон как 2D, так и 3D для сплошной оклейки авто, а также для покрытия отдельных элементов салона и кузова.

В нашем распоряжении карбоновая пленка на автомобиль от ведущих производителей виниловой пленки: KPMF, Orafol, HEXIS, 3M, Magical Carbon и других.

Полная оклейка Audi Q7 пленкой ORACAL 975-070 CARA

Оклейка мотоцикла BMW K1300S пленкой карбон Oracal 975

Гарантированный изготовителем срок службы покрытия составляет 5-10 лет при эксплуатации в широком диапазоне температур (от -50 до +110°С). При необходимости автовинил легко снять и заменить отдельные фрагменты.

Поэтому, если вам необходима только карбоновая плёнка на капот, вовсе не обязательно ограничивать себя в выборе и тратить лишние деньги.Заменить можно пленку на любом элементе, будь то крыша, капот, багажник, зеркала, стойки или значки.

Вы можете посмотреть прямо на сайте следующие образцы нашей работы:

оклейка капота пленкой карбон
обтяжка крышки багажника карбоном
оклейка зеркал карбоновой пленкой
тонировка оптики

Страховкой от неприятных «сюрпризов» в виде складок и пузырьков воздуха под пленкой является профессиональная оклейка.

Как клеить матовую пленку правильно доподлинно известно нашим опытным мастерам винилового стайлинга.

Полная оклейка кузова Volkswagen Touareg пленкой черный карбон 3D

Оклейка VW Passat CC пленкой карбон 3M

Полная оклейка Volvo C30 пленкой карбон 3D Kpmf

Надежная защита вашей машины от битума, ультрафиолета, гравия на дороге и коррозии металла обойдется совсем недорого.

Мы выбираем качественную фирменную пленку и применяем специальный инструментарий, соблюдая технологию, поэтому можем гарантировать отличный результат за приемлемые деньги.

Винил, антигравий, карбон — в чем отличие?

Новые неоновые ночники

Мы хорошо потрудились и сделали новую линейку неоновых ночников ручной работы. Если не знаете что подарить — подарите такой ночник.

Это будет необычно и в прямом смысле слова — ярко!

Наш неон засветился в клипе!

Всегда приятно увидеть результаты своей работы в жизни. В такие минуты понимаешь, что это все «не просто торговля». Ты помогаешь, консультируешь, находишь товарам новые способы применения и благодаря им гости магазина могут реализовать свои фантазии.

Рисуем в черном блокноте!

Рисунок в блокноте с черными страницами смотрится совсем иначе, и порой даже самый простой скетч воспринимается как маленький шедевр.

Блокноты из фетра, дерева, с черными страницами и другие новинки

К нам приехал новый завоз блокнотов. Модели из фетра (на ощупь, как валенки), тетради с черными страницами, в деревянной обложке и другие интересности. Встречаем!

Фонари для свечей Часть 2

Вторая часть видео-презентации нового завоза фонарей для свечей. Модели из дерева, металла, стекла и витражей.

Фонари для свечей Часть 1

К нам приехали фонари для свечей! От разноообразия дизайнов разбегаются глаза, поэтому мы разбили видео-презентацию на две части. Представляем Вашему вниманию первую часть.

Еще одна композиция во флорариуме

Интернет пока не позволяет пощупать изделие, однако мы стараемся снимать так, чтобы была видна каждая деталь. Перед вами несколько моделей флорариуммов для цветов и небольшой пример использования.

Свеча на аккумуляторах из нашей мастерской

Свеча, в которой не нужно менять батарейки, которая не испортит интерьер своим китайским видом, была разаботана в нашей мастеркой. Подробнее в этом видео.

История одного рюкзака

Жил-был рюкзак. Он очень любил своего хозяина. И однажды они вместе решили насладиться красивым видом и выпить чашку чая в приятном одиночестве.

Мастер-класс по флорариумам от Тани Вербы

Как и обещали, выкладываем полный мастер-класс по флорариумам от Тани Вербы. В нем мы расскажем, как сделать красивую композицию из растений, а так же, как использовать флорариум в качестве шкатулки для колец.

Флорариумы для колец и растений

К нам приехали очаровательные флорариумы для колец и растений. Мы сразу попытались сделать из них нечто интересное. Представляем Вашему вниманию, что у нас уполучилось! p.s. Очень скоро на нашем канале выйдет полноценный видео-урок по флорариумам.

Блокноты из натуральной кожи

Коллекция крутых блокнотов из натуральной кожи, дерева, крафтовой бумаги.

Светящаяся буква из гирлянды своими руками

Сегодня мы расскажем как сделать своими руками красивую светящуюся букву на основе гирлянды. Данный метод идеален, когда вы хотите с минимальными затратами сделать светящуюся объемную конструкцию.

Коллекция подставок для вина

Несколько подставок для вина ручной работы. В ближайшее время обещаем расширение ассортимента:)

Полигональные модели из бумаги

Новый выпуск lights-market.TV посвящен полигональным моделям из картона, которые можно собрирать самостоятельно. Важная черта данных наборов — в результате получается далеко не поделка, а настоящий шедевр — стильный и современный.

Светящиеся камушки! Приветствуем новинку)

Красивые светящиеся камушки, которые можно использовать для дизайна участка, аквариумов, цветочных горшков и т. д.

Неоновые таблички ручной работы

Крутые неоновые таблички ручной работы, которые сделали наши друзья. Приветствуем)

Новые вывески из нашей мастерской

За месяц поднобралось несколько новых проектов. Рады их представить) Делается с помощью обычного неона, который можно приобрести на нашем сайте.

Наша мастерская выпустила новые коробочки

Урррра) Представляем Вашему вниманию новую коллекцию крафтовых деревянных коробок для цветов, бутылок, орехов — чего угодно! Сделано в России!

Маркерные штендеры для кафе

На склад поступила новая разновидность досок для кафе — маркерные штендеры. Для рисования на них используются специальные маркеры, такие же как и для LED досок. Изображение получается очень ярким и насыщенным.

Карбоновая пленка – новый вид отделочного материала

Карбоновые пленки из ПВХ это новый вид отделочных материалов, гибкие и долговечные, не растягиваются на солнце и не дают усадку на морозе, внешне и на ощупь напоминают структуру настоящего карбона.

Где применяются пленки карбон

Карбоновая пленка является тем материалом, который широко используется для оклейки кузовных и салонных деталей автомобилей, яхт, мотоциклов, катеров, аксессуаров (поверхностей ноутбуков и телефонов), мебели, стен, полов и т.д. С помощью пленки карбон можно без особого труда придать индивидуальности в дизайне и респектабельности в отделке.

Экологические свойства пленки, позволяют использовать ее для внутреннего тюнинга автомобилей и других средств передвижения, отделки помещений и мебели. Широкая цветовая гамма карбоновой пленки позволяет выбирать различные сочетания цветов и комбинировать их как захочется.

Цветовая гамма и текстура пленки карбон

Карбоновую пленку отличает 3D текстура, придающая изделию визуальную глубину отображения. Специальная технология нанесения рисунка на поверхность полимерной пленки имитирует карбоновую ткань.

В отличие от настоящего карбона, она выпускается разных расцветок – от чисто белого до черного.

Различается пленка карбон видом покрытий:

металлизированная,
под золото,
алмазная крошка,
под кожу,
глянцевая,
зеркальная,
камуфляжная,
чешуйчатая,
трехмерная текстура и т.д.

Население с удовольствием покупает эту пленку для различных отделок, их привлекает невысокая цена материала, который обладает рядом достоинств.

Достоинства пленки карбон

Пленка обладает высокой устойчивостью к внешним воздействиям и служит защитой различным поверхностям
Пленку отличает высокое качество и долговечность
Возможность наклеивать на любые, и даже сложные поверхности
За пленкой просто ухаживать
Пленка просто наносится и легко снимается
Материал пленки скрывает глубокие сколы, царапины, вмятины, потертости и другие дефекты
Пленка обеспечивает защиту от механических воздействий, обеспечивает прочность и стойкость.
Низкая стоимость

Вас уже заинтересовала пленка карбон, купить ее можно в этом сезоне на нашем сайте. СлитМастер специализированно занимается продажей универсального материала – карбоновой пленки, стойкой к химическим, механическим и термическим воздействиям, благодаря свойствам которых она стала особо популярной в использовании.

Пленка карбон, купить:

Купить

Карбон или карбоновая плёнка. Что выбрать?

Многие автолюбители рано или поздно сталкиваются с выбором: карбон или карбоновая пленка? Нужно сразу отметить, что карбоновая пленка состоит вовсе не из карбона, а из винила, поэтому и пользуется популярностью далеко не у всех автолюбителей. Впрочем, есть одно преимущество, которым карбоновая пленка подкупает безоговорочно – цена. Однако чтобы сделать вывод, какой же вариант из этих двух предпочтительнее, нужно сначала ознакомиться с недостатками и преимуществами обоих.

Плюсы и минусы карбона

Прежде всего, ценится карбон за свою прочность, ведь он надежнее многих металлов. Согласно статистике 80% всех гоночных болидов сейчас состоят именно из карбона. Источником такой прочности являются углеводородные нити, которые с большим трудом ломаются и практически никогда не рвутся, а также различные полимеры, которыми эти нити покрываются, образуя карбон. Карбоновое покрытие автомобиля значительно повышает его внешнюю привлекательность.

Однако существуют и минусы. Первый – это высокая цена, которая не по карману большинству российских автолюбителей. Второй – это выцветание карбона на солнце. Карбон, долго находясь под прямыми лучами, утрачивает свой привлекательный оттенок. Наконец, карбоновые детали не подлежат восстановлению, потому как при повреждении они разлетаются на маленькие кусочки.

Плюсы и минусы карбоновой пленки

Пленка гораздо дешевле (особенно если транспортировать ее из Китая) и на первый взгляд может показаться, что визуально ничем не отличается от карбона, гарантируя такой же оригинальный внешний вид. Однако, в отличие от Карбона, который является по сути тканной структурой с объемным рисунком из разнородных нитей, карбоновая пленка является лишь имитацией. Карбоновая пленка клеится на любые поверхности, будь то пластик, стекло или металл, прекрасно маскирует царапины и сколы. Кроме того, пленка не царапается и не выгорает на солнце.

Одним из минусов можно отметить то, что пленка клеится на определенный срок, и чтобы снять ее потом, приходится прикладывать значительные усилия. Под солнцем пленка намертво прилипает к поверхности.

Что же лучше?

Карбоновая пленка – действенный способ улучшить внешний вид автомобиля, но вот изменить его свойства в лучшую сторону может только карбон. Этот материал не только придает прочности автомобилю, делая его практически неуязвимым, но и значительно уменьшает его вес, являясь достаточно легким материалом. Многие из производителей (например, Lexus) начинают выпуск карбоновых деталей и каркасов – такие авто становятся более летучими и реактивными. Поэтому при возможности выбора между карбоном и карбоновой пленкой лучше предпочитать первое – важно помнить, что пленка является лишь дешевой имитацией настоящего материала.

Карбон 3D Казань — Оклейка карбоном

Пленка карбон 3D

Виниловая Карбоновая пленка завоевала казанский рынок тюнинга автомобилей. Уникальный клеевой слой и качество самой виниловой пленки карбон позволяют наносить карбоновую плёнку на поверхности практически любой сложности. У нас Вы может оклеить карбоновой пленкой детали экстерьера или интерьера своего автомобиль. Также мы делаем полную перетяжку авто карбоновой пленкой. Мы занимаемся продажей карбоновой пленки в Казани и Вы можете купить виниловую пленку под карбон любых цветов и в любых количествах.

Карбоновая пленка 3d по внешнему виду ничем не уступает настоящему карбону. Пленка под 3D карбон идеально подходит для внутренней отделки салона и наружных деталей корпуса автомобиля. Виниловая пленка под карбон на сегодняшний день самое популярное решение для тюнинга вашего авто.Более того, карбоновая пленка на авто имеет разнообразную цветовую гамму – от белого до черного. Особо популярна пленка карбон серого, черного цвета и цвета «серый металлик», а также белого цвета.

Пленка 3d carbon tr1 – Это совершенно новый материал разработанный для стайлинга и изменения внешнего вида вашего автомобиля, 3d карбон поможет сделать ваш автомобиль узнаваемым в городском потоке однотипного транспорта, придаст изюминку внешнему виду. Мы занимаемся продажей карбоновой пленки и Вы можете купить виниловую пленку под карбон любых цветов и в любых количествах.

Карбоновая плёнка очень легка в уходе, моется не хуже чем отполированный кузов авто, долговечная, не скапливает пыли, как к примеру матовая плёнка.

Виниловая пленка карбон 3D полностью повторяет оригинальный материал углеводородное волокно. При этом легко наносится, при необходимости, легко снимается, не боится автомоек и автохимии.

Карбоновая пленка TR1 имеет различную цветовую гамму (красный, чёрный, серебристый.

синий 3d carbon), чёткую фактуру и реалистичный вид. Так же если 3д карбон плёнка надоест вам, то удалиться без вреда для лакокрасочного покрытия вашего любимого автомобиля, при этом прочностные свойства 3d carbon фирмы TR1 ничем не хуже всем известной карбоновой плёнки 3M — Проверено нами!

Оклейка авто карбоновой пленкой 🚓 цена оклейки под карбон в Москве

Карбон

Популярная у автолюбителей карбоновая плёнка придаёт авто необычный и красивый вид. Она создает эффект 3D и передаёт структуру углеволокна. Чаще всего плёнку покрывают сверху лаком или бесцветной смолой. Кроме эстетической функции, оклейка авто карбоновой пленкой выполняет и защитную: помогает сохранить кузов от различных мелких повреждений.

Какая бывает карбоновая плёнка?

Обтянуть машину карбоновой плёнкой можно и снаружи, и изнутри. Можно покрыть весь автомобиль целиком, либо только отдельные его части. Также популярностью пользуется оклеивание карбоновым покрытие техники – так вещь долгое время держится без повреждений и царапин.

Плёнки делятся на группы в зависимости от цвета, их фактуры и качества. Ассортимент карбона очень разнообразен и позволяет найти подходящий материал под любой вкус и кошелёк. Бывает карбон 2D и 3D.

Карбоновое покрытие 2D – это автовинил, состоящий из двухслойной ПВХ плёнки. На первый слой автовинила наносится текстура, а второй слой является защитным. Оклейка под карбон 2D может быть матовой или глянцевой. Такое покрытие отличается доступной стоимостью.

Карбон 3D – тот же автовинил, который состоит из двух и более слоёв. Оклейка кузова карбоном 3D может быть осуществлена самостоятельно благодаря своей структуре. Покрытие 3D содержит в составе такие компоненты, как ткань, углеродные нити, эпоксидные смолы. Этот вид плёнки более стойкий, эластичный и выглядит реалистичнее за счет создания слоями ПВХ глубины изображения.

Оклейка машины карбоновой плёнкой лишь внешне будет похожа на настоящую углеткань и от серьезных физических повреждений уберечь не сможет. Несмотря на то, что настоящее углеволокно лёгкое, оно при этом очень прочное.

Как проходит процесс покрытия карбоном?

Оклейка карбоном авто проходит в несколько этапов:

Мастера подбирают инструменты, которые понадобятся для покрытия.
Нужное место в машине или весь кузов тщательно очищаются и обезжириваются.
Мастера выкраивают детали нужной формы из карбоновой пленки.
Ответственный момент – наклеивание материала на авто.
Пленка высыхает.

Важно при этом сохранять правильный температурный режим: от +10°C до +30°C. Помещение, в котором проходит работа, должно быть чистым, чтобы исключить, насколько это возможно, оседание пыли на места обтяжки. Для удаления пузырьков воздуха и исключения неровностей мастера применяют ракель. После обдувания техническим феном пленка становится эластичнее и податливее.

В комплекте с материалом должна быть инструкция от производителя с советами по оклейке машины карбоном их марки. Можно наклеить карбоновую плёнку и своими руками, не пользуясь услугами мастеров. В таком случае из расходов будет только стоимость материала. Но перед решением обтянуть машину карбоном самостоятельно необходимо внимательно изучить весь процесс и его особенности.

От чего зависит цена оклейки карбоновой плёнкой?

На стоимость оклейки авто карбоном влияют несколько факторов:

размер покрытия – будет оклеиваться весь кузов, либо же его отдельные части
сложность работы – наличие обвесов, сложная конструкция некоторых частей авто, например, бампера
бренд, выпускающий карбоновую плёнку – пленки разных производителей имеют разное качество
модель, год выпуска, комплектация и класс автомобиля
собственный цвет кузова машины и покрываемых деталей в частности

В некоторых случаях, когда осуществляется оклейка авто карбоном цена может обговариваться отдельно. Вышеупомянутые факторы и формируют конечную стоимость услуги, включая работу мастера. Но при всём этом обтяжка кузова пленкой выйдет экономичнее использования настоящего углеволокна, не уступая ему красотой внешнего вида.

Преимущества карбоновой плёнки

Такой вид покрытия довольно универсален и обладает рядом преимуществ. Плёнку можно снять в любое время и она не оставит на детали после себя никаких следов, которые могли бы испортить вид машины. Оклейка автомобиля плёнкой карбон поможет уберечь его от повреждений и царапин. В дальнейшем машина с карбоновым покрытием будет значительно отличаться от такой же по характеристикам машины своим эстетичным видом. Если пленка износилась, её можно переклеить на новую.

Благодаря разнообразию видов карбона (матовый, глянцевый, с узорами), можно создать уникальный стиль автомобиля. Если сравнивать цены на оклейку карбоном и на другие защитные покрытия, то использование карбоновой пленки выйдет экономичнее.

Цена полной оклейки карбоновой пленкой

Класс автомобиля	пленка карбон
Малый класс	от 50000 ₽
Средний класс	от 58000 ₽
Бизнес класс	от 68000 ₽
Представительский класс	от 73000 ₽
Легкие внедорожники	от 73000 ₽
Большие внедорожники	от 88000 ₽

Что такое окаменелости углеродной пленки?

Термин «окаменелость» — это широкий термин для любого артефакта, который свидетельствует о существовании формы прошлой жизни, сохранившейся в земной коре. Окаменелости могут состоять из отпечатков в осадочной породе, окаменелых останков или даже целого образца, сохранившегося в янтаре, льду или смоле. В то время как большинство окаменелостей содержат углеродный элемент в некотором количестве, особый тип, известный как окаменелость углеродной пленки, состоит в основном из углерода.

Отложения углерода

Все живые существа содержат углерод, и когда мертвый организм ложится на камень, на него со временем откладывается чрезвычайно тонкий слой углерода.По мере того, как водород, кислород и азот в организме исчезают — обычно они растворяются и испаряются под водой — единственным оставшимся материалом является этот слой углерода. Этот процесс разложения называется карбонизацией или дистилляцией.

Двумерный отпечаток

В отличие от отпечатка окаменелостей, который можно использовать для создания трехмерного слепка, который является копией истинной формы организма, окаменелость из углеродной пленки выглядит как двухмерное изображение, аккуратно отпечатанное на нем. рок.Обычно они черные или коричневые, контрастирующие с цветом скалы. Таким образом, окаменелости углеродной пленки не такие «кричащие» или заметные, как окаменелости, образованные другими методами, но иногда они могут демонстрировать сложные детали поверхности.

Сохраненные образцы

Поскольку углеродные пленки обычно остаются на образцах, хранящихся под водой, наиболее распространены окаменелости рыб, ракообразных и листьев. Эти образцы, вероятно, затонули и прилипли к скале под медленно движущимися водами, где им позволили осесть, а не разорвать или раздавить течением.В случае листьев внутренние компоненты листа, такие как клеточные стенки и внутренние клеточные структуры, обычно теряются, но клетки иногда наполняются богатой минералами водой, которая затвердевает, чтобы сохранить эти мельчайшие особенности.

Вывод информации из окаменелостей

Окаменелости углеродной пленки часто встречаются в тандеме с окаменелостями сжатия, и это сочетание иногда повышает возможность извлечения большего количества информации, чем общая форма и морфология организма, который произвел окаменелость. Например, анализ окаменелых перьев мелового периода выявил структуру меланосом, образующих перо, что, в свою очередь, открывает возможность определения цвета исходного пера.

Углеродная пленка Типы окаменелостей

Обновлено 22 ноября 2019 г.

Автор: Jennifer Lyons

Окаменелости — это любые артефакты, свидетельствующие о существовании живых существ прошлого, сохранившихся в земной коре. Четыре основных типа окаменелостей — это следы окаменелостей, окаменелые окаменелости, формы и слепки и углеродная пленка.Большинство окаменелостей содержат небольшое количество углерода, но окаменелости углеродной пленки в основном состоят из углерода.

Формация

Углерод есть в каждом живом существе. Когда организм умирает или лист падает, он опускается в слои земли и разлагается. Углеродная пленка образуется, когда кислород, водород и азот организма исчезают, оставляя тонкий слой углерода. Этот процесс известен как дистилляция или карбонизация. Если слой углерода находится на жизнеспособной поверхности, обычно под водой, отпечаток организма останется.

Look

Окаменелости углеродной пленки обычно имеют черный, темно-коричневый или светло-коричневый цвет, в зависимости от типа породы, на которую они прижаты. В отличие от следов окаменелостей, форм и слепков, которые образуют трехмерную форму объекта или организма, окаменелости углеродной пленки двумерны, как рисунок. Они сохраняют огромное количество деталей, таких как листья и жилки растений. Иногда клетки растения видны даже, если клетки были заполнены водой.

Организмы

Окаменелости углеродной пленки обычно изображают рыб, ракообразных и растения.Когда рыба или ракообразные умирали, их тела, скорее всего, опускались на дно водоема, уносились течением и застревали между камнями или под ними. Это уберегло их тела от добычи и разрушения течением. Сохранившиеся растения обычно обитают в воде.

Датирование по углероду

Из-за наличия углерода-14 окаменелости углеродной пленки на сегодняшний день относительно легко найти для ученых. Растения поглощают углерод-14 из воздуха, а животные потребляют его, когда едят растения.В момент смерти растения или животного углерод-14 начинает распадаться. Период полураспада, или количество времени, необходимое для того, чтобы количество атомов в любом данном образце уменьшилось вдвое, составляет 5700 лет. Ученые могут проверить оставшийся углерод-14 в окаменелости углеродной пленки, чтобы определить ее возраст.

Понимание межфазной нестабильности сверхсмазки в пленках гидрированного аморфного углерода

Abstract

Причина нестабильности или даже исчезновения состояния сверхсмазки в пленке гидрированного аморфного углерода (aC: H) в присутствии кислорода или воды молекул по-прежнему вызывает споры.Здесь мы решаем эту загадку, касающуюся трибохимической активности скользящих поверхностей раздела на наноуровне. Результаты показывают, что молекулы газообразного кислорода отключают антифрикционную способность a-C: H из-за поверхностного дегидрирования углеводородных связей с трибовидным действием. Для сравнения, включение кислорода в углеводородную матрицу вызывает образование полосы поверхностного сдвига с низкой плотностью, из-за которой состояние трения зависит от содержания кислорода. Высокое трение пленки a-C: H во влажной среде происходит из-за «опухолевидных» гетерогенных структур, образующихся в сильно окисленном трибослое.Примечательно, что соответствующее легирование кремнием может полностью защитить от воздействия влаги за счет образования трибослоя, подобного кремнезему. Эти результаты проливают свет на дорожную карту по достижению прочной сверхсмазочной способности углеродных пленок в широком диапазоне сред.

ВВЕДЕНИЕ

Гидрогенизированный аморфный углерод (a-C: H) — фантастическая твердая смазка, которая может почти компенсировать силы трения на границе раздела между трущимися поверхностями и снизить коэффициент трения μ до чрезвычайно низкого уровня в несколько тысячных (т.е.е., μ ~ 0.001) в макроуровне ( 1 — 4 ). Однако такое специфическое явление сверхсмазки обычно встречается в сухих инертных газах ( 3 — 7 ), атмосфере водорода ( 5 , 8 — 10 ) или сверхвысоком вакууме ( 2 , 11 ). Он показывает высокую чувствительность к кислородсодержащим реагентам, таким как вода ( 12 — 15 ) и молекулам кислорода ( 12 , 15 — 17 ) в окружающей среде, и следовое количество этих веществ может полностью отключить антифрикционные характеристики пленок aC: H ( 12 , 18 ).Следовательно, достижение надежной суперсмазки в окружающей атмосфере по-прежнему является большой проблемой. С этой целью были проведены обширные исследования ( 19 — 22 ) для понимания происхождения индуцированной молекулами окружающей среды нестабильности состояния сверхнизкого трения в пленках a-C: H.

Основное беспокойство вызывает природа поверхности и химии границы раздела a-C: Hs при проникновении молекул кислорода и воды ( 13 , 15 , 21 , 23 , 24 ).Одним из возможных объяснений является модификация поверхности за счет адсорбции газа ( 14 , 20 , 21 , 25 ). Предыдущая работа показала, что, хотя большинство молекул газа просто физически адсорбируются на aC: Hs после воздействия окружающего воздуха, поверхности углеводородов легко окисляются, когда небольшая часть адсорбированных молекул подвергается диссоциации и образует химические связи ( 15 , 16 , 21 ). Таким образом, слой естественного оксида формируется на месте, что тесно связано с высоким трением, наблюдаемым на стадии приработки ( 21 , 26 ).Вдобавок ожидается, что по сравнению с молекулами кислорода адсорбированные слои воды будут действовать как более сильный физический барьер из-за большего дипольного взаимодействия и соответствующей большей энергии когезии ( 27 , 28 ). Более того, наличие более толстых слоев воды при высокой влажности может вызвать вязкое сопротивление и капиллярные силы между скользящими поверхностями ( 29 ). Другим решающим фактором являются трибохимические реакции, происходящие вдоль поверхности скольжения, вызванные этими кислородсодержащими адсорбатами ( 24 , 30 ).Сильные химические взаимодействия имеют место не только между пленкой a-C: H и трибосцепными материалами, но также между контактными поверхностями и частицами газа ( 31 — 34 ). Во время этого процесса трибоиндуцированная структурная трансформация и перенос материала обычно сопровождаются образованием in situ вновь созданного трибослоя в зоне контакта ( 35 , 36 ), что является решающим аспектом для смазочных свойств AC : H фильмы. Эти достижения весьма значимы для предоставления базовых знаний о фрикционных характеристиках aC: Hs, связанных с газом, хотя в этих исследованиях использовались методы определения характеристик, такие как рамановская и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) ( 14 — 16 , 20 , 21 , 23 , 26 , 30 ) не могут обеспечить точную количественную оценку и визуальный осмотр целевой области.Следовательно, детали наиболее важных механизмов, регулирующих деятельность приповерхностных материалов, все еще остаются неясными, и несколько критических противоречий нуждаются в более глубоком прояснении. Насколько нам известно, еще нет отчета об экспериментальной информации о скрытом скользящем интерфейсе, разрешенной на уровнях разрешения в атомном масштабе, которые являются ключевыми подсказками для четкого ответа на эти вопросы.

В свете этих соображений мы использовали спектры атомного разрешения, полученные с помощью сканирующей просвечивающей электронной микроскопии (STEM) и электронной спектроскопии потерь энергии (EELS), чтобы охарактеризовать трибовидные контактные поверхности с целью понимания того, как атомы расположены скрытый интерфейс и то, как структура атомного масштаба и распределение элементов влияют на фрикционные свойства пленок aC: H.Соответствующие подробности о процедурах анализа в атомном масштабе описаны в нашей предыдущей работе ( 35 ). Во-первых, мы планируем отдельные эксперименты, чтобы осветить влияние кислорода на углеводородную смазочную матрицу с внешней и внутренней точек зрения соответственно. Затем мы исследуем основные принципы, связанные с аномально высоким трением в окружающем воздухе, на примере трения a-C: H о голую сталь. Наконец, мы представляем методологию, с помощью которой можно эффективно экранировать влияние влажности за счет адаптации микроструктуры a-C: H за счет легирования посторонними элементами и сохранения стабильной суперсмазки.Единственные в своем роде результаты, которые мы получили, в этой работе расширили границы научного знания более уникальным образом по сравнению с более ранними литературными источниками, которые неявно упоминали или предполагали происхождение межфазной нестабильности суперсмазки в аморфном углероде. .

РЕЗУЛЬТАТЫ

Микроструктуры и антифрикционные свойства

Структуры и свойства выращенных пленок a-C: Hs, обогащенных водородом, показаны на рис. 1 (от A до F). Все пленки имеют двухслойную структуру (рис.1B), в котором твердый кремнийсодержащий промежуточный слой aC: H (aC: H: Si) толщиной примерно 250 нм и сильной адгезией к подложкам (рис. 1, C и D) был сначала нанесен перед последующим выращиванием целевого слоя AC: Hs. Общую толщину пленки контролировали на уровне около 1,0 мкм. Чистая пленка a-C: H (ACF-1) имеет высокое содержание водорода [39,3 атомных% (ат.%)] И сохраняет разумную твердость 13,4 ГПа. Два вида легированных кислородом пленок a-C: H: O (кислородсодержащих a-C: H) с содержанием кислорода 5.4 ат.% (ACFO-1, рис. 1, E и F) и 9,5 ат.% (ACFO-2), соответственно, были синтезированы введением кислорода в углеводородную матрицу во время осаждения. Добавление кислорода немного снижает содержание водорода и твердость пленок. Было нанесено пять типов пленок a-C: H: Si, легированных кремнием (от ACF-2 до ACF-6) с постепенно увеличивающимся содержанием Si от 4,2 до 9,3 ат.%, Для исследования эффекта экранирования влаги кремнием. Все пленки находятся в аморфном состоянии (рис. 1E) и имеют сверхгладкую поверхность с шероховатостью Ra, равной 0.От 1 до 0,2 нм.

Рис. 1. Структуры, состав, механические свойства и фрикционные характеристики пленок a-C: Hs.

( A ) Атомный состав и основные свойства синтезированных пленок различных типов a-C: Hs. ( B ) Изображение с малым увеличением в поперечном сечении в светлом поле (BF) –STEM показывает типичную двухслойную структуру пленки a-C: H: O (обозначенной как ACFO-1), выращенной на кремниевой пластине. ( C ) Изображение BF-STEM с большим увеличением и ( D ) изображение отображения спектра EELS (SI) показывают, что имплантация высокоэнергетических ионов вызвала зигзагообразную морфологию поверхности раздела, подтверждая превосходную адгезию склеивания прослойка к Si-пластине.( E ) Изображение ПЭМ высокого разрешения и дифракционная картина, демонстрирующие аморфные характеристики пленки ACFO-1. ( F ) Измеренные спектры EELS C- K и O- K пленки ACFO-1. а.е., условные единицы. ( G ) Фрикционное поведение самосопряженных трибопар ACF-1, ACFO-1 и ACFO-2 в сухой газовой атмосфере O ₂ и N ₂ с целью оценки воздействия кислорода. ( H ) Фрикционное поведение пленок aC: H (ACF-1) и легированных кремнием aC: H: Si (ACF-2 — ACF-6), скользящих по голой стали в окружающем воздухе, с целью оценки влажности эффект.

Структурные и атмосферные зависимости антифрикционного поведения для этих пленок a-C: Hs показаны на рис. 1 (G и H). В соответствии с предыдущей работой ( 35 ) стабильный сверхнизкий коэффициент трения 0,008 (сопровождаемый неизмеримыми потерями изнашивания, рис. 2A и рис. S1A) был легко достигнут в сухом N ₂ для самосопряженного чистого Пленка aC: H (ACF-1, рис. 1G). Для сравнения, коэффициент трения постепенно увеличивался от начального значения 0.02 до высокого уровня 0,1 в конце испытания в сухой атмосфере O ₂, что также вызвало заметный износ материала на поверхности пленки (глубина следов износа 23 нм, рис. S1B). Более того, при сравнении спектров комбинационного рассеяния (ACF-1, N ₂ по сравнению с O ₂) на рис. 2B, меньший наклон фоновой фотолюминесценции (ФЛ) (обычно пропорциональный содержанию водорода в пленке) ( 37 ) указывает на более глубокую модификацию структуры поверхности пленки aC: H после испытания в O ₂.Присутствие молекул кислорода окружающей среды отключило бы антифрикционную способность пленки a-C: H и, как предполагалось, заметно изменило состояния межфазного контакта. Однако, помимо наших ожиданий, небольшое количество кислорода, включенного в углеводородную матрицу, может дополнительно снизить коэффициент трения до чрезвычайно высокого уровня 0,004 в сухом N ₂ (5,4 ат.% O, ACFO-1; рис. 1G) , хотя на записанной кривой коэффициента трения наблюдались более мелкие колебания, а также наноразмерный износ был вызван на поверхности пленки (глубина следа износа 2 нм, рис.S1C). Тем не менее, дальнейшее увеличение содержания кислорода до 9,5 ат.% (ACFO-2, рис. 1G) вызвало более сильные флуктуации кривой трения, и коэффициент трения достиг 0,016 после прохождения состояния сверхсмазки (2100 циклов скольжения). Даже в этом случае объем поверхностного износа для ACFO-2 в N ₂ (глубина следа износа 7 нм, рис. S1D) все еще намного меньше, чем для ACF-1 в атмосфере O ₂. Однако наиболее примечательным открытием стало то, что поверхность рубцов на мяче стала синей (ACFO-1, сухой N ₂; рис.2A) и светло-зеленый (ACFO-2, сухой N ₂, рис. 2A), соответственно, для этих двух пленок, легированных кислородом, что подразумевает структурные изменения после испытания на трение. Это предположение подтверждается уменьшением наклона фона ФЛ и сокращением пика D в спектрах комбинационного рассеяния (ACFO-1 по сравнению с ACFO-2, N ₂, рис. 2B), измеренных по площадям контакта. В частности, для поверхностей рубцов на шаре фоны ФЛ практически сглажены, а пики D (возникающие из-за дыхательных колебаний шестикратных ароматических колец sp ²) практически отсутствуют, что свидетельствует о существенном структурном преобразовании углеводородов. матрица.

Рис. 2 Морфология поверхности и спектры комбинационного рассеяния контактных площадок a-C: Hs после испытаний на трение на рис. 1 (G и H).

( A ) Оптические изображения, показывающие царапины от износа шариков и следы износа дисков для a-C: Hs в различных средах. На изображениях также показаны FIB-срезы для изготовления ламелей ПЭМ наноразмерной толщины и положения измерения комбинационного рассеяния света. ( B ) Рамановские спектры, показывающие структурную эволюцию различных контактных поверхностей путем оценки изменений фона фотолюминесценции (ФЛ), а также положения и формы пиков D и G .

Однако во влажном воздухе (относительная влажность 45%, рис. 1H) поведение пленок a-C: Hs при трении значительно отличалось от трения в сухой газовой среде. Для чистой пленки aC: H (ACF-1) смазывающая способность значительно ухудшилась, а коэффициент трения постепенно увеличился с 0,15 до 0,45, что вызвало сильный износ контактных поверхностей [ACF-1, относительная влажность (RH) 45%, Рис. 2A] с глубиной следа износа 150 нм (рис. S1E). Между тем, поверхность рубца шара была покрыта коричневым трибослоем, что свидетельствовало об образовании новых структурных фаз при скольжении.Это предположение было подтверждено спектром комбинационного рассеяния света (ACF-1, воздух, рис. 2B), в котором наблюдалось расщепление пиков D и G и усиленная локальная кластеризация sp ² фаз. . Для сравнения, включение кремния в углеводородную матрицу является эффективным методом борьбы с высоким трением пленки a-C: H. Как показано на фиг. 1H, довольно небольшое количество Si (4,2 ат.%) Могло снизить коэффициент трения примерно до 0,13, а дальнейшее увеличение содержания Si постепенно уменьшало трение.В частности, стабильный сверхнизкий коэффициент трения 0,006 был достигнут для пленки a-C: H: Si с содержанием Si 9,3 ат.% (ACF-6). После испытания на трение на поверхности стального шара образовался темно-коричневый след износа (ACF-6, Rh55%, рис. 2A). Кроме того, вокруг шрама от мяча накапливались остатки износа. Одновременно на поверхности пленки ACF-6 образовывались следы умеренного износа с максимальной глубиной 40 нм (рис. S1F). Утверждалось, что потеря пленочного материала является источником образовавшегося трибослоя и остатков износа на шраме на шаре.Более того, спектры комбинационного рассеяния (ACF-6, воздух, рис. 2B) показывают, что след износа почти сохранил свою первоначальную пленочную структуру, в то время как след износа и остатки износа претерпели фазовое превращение и стали обогащены вновь образовавшимися sp ² -C фазы.

Размягчение скользящей границы раздела углеводородов, вызванное кислородом

Для дальнейшего выяснения основных механизмов, лежащих в основе этих явлений трения, мы использовали современные методы анализа поверхностей и границ раздела фаз, такие как времяпролетная масс-спектроскопия вторичных ионов (TOF -SIMS), СТВОЛ и УГОРЬ.В частности, для возможности получения изображений с разрешением в атомном масштабе STEM, основные принципы и процедура подготовки ламелей нанометровой толщины из скользящих поверхностей с использованием метода подъема сфокусированного ионного пучка (FIB) были описаны в предыдущей работе ( 35 ). Ключевым этапом является то, что сначала на контактные поверхности был нанесен металлический слой Cr для защиты во время ионного утонения. Положения срезов FIB для выбранных трибопар показаны на фиг. 2A. На рисунках 3 и 4 сравнивается индуцированная кислородом структурная эволюция скользящей границы a-C: Hs с внешней и внутренней точек зрения, соответственно.Прежде всего следует отметить, что двухслойная структура сохранялась для всех самосопряженных трибопар a-C: Hs после испытаний на трение, что указывает на то, что трение происходило в верхних целевых слоях. Для чистого aC: H, испытанного в атмосфере O ₂ (эффект внешнего кислорода), не было явных структурных изменений вдоль поверхности скольжения пятна износа шара по сравнению с лежащей под ним объемной пленкой (см. Поперечные сечения ПЭМ-изображений на рис. 3Б). Аналогичная морфология поверхности раздела наблюдалась и для эталонного случая проведения в сухой инертной атмосфере N ₂ (рис.3А). Однако результаты профилирования по глубине TOF-SIMS (рис. 3C) ясно показывают, что истощение водорода из углеводородных групп, таких как H, CH и C ₂ H, было подтверждено в самой верхней части шара толщиной 2 нм. поверхность рубца износа (относительно низкая интенсивность TOF-SIMS по сравнению с основной массой). Соответственно, количество связанных с кислородом частиц, таких как O и OH, в этой области выше, чем в основной массе. Присутствие этого подслоя с проникновением кислорода было дополнительно подтверждено трехмерным (3D) изображением TOF-SIMS, сделанным внутри рубца износа мяча (рис.3D), в котором четко прослеживался обогащенный кислородом (дефицитный углеродом) приповерхностный слой. Более наглядно показано изображение 2D TOF-SIMS (рис. 3E), контактные поверхности, включая дорожку износа диска и след износа шарика, богаты фрагментами O и OH, в то время как концентрация углеводородных фрагментов (т. Е. H, CH, и C ₂ H). Однако здесь следует подчеркнуть, что вышеупомянутые результаты все еще не могут определить точное назначение связанных с кислородом свойств C и O, поскольку TOF-SIMS — это метод определения характеристик, предоставляющий информацию об элементном составе, а не о состоянии химической связи.На основе предыдущей работы XPS ( 38 , 39 ) в окислительной среде молекулы кислорода могут связываться с углеродом несколькими различными способами, а именно гидроксильным типом C─O─H, эфирным типом C─O─C, и C = O кетонного типа. Эти функциональные частицы являются наиболее доминирующими группами с участием кислорода на поверхности углеродной пленки, которые значительно влияют на поведение трения пленки a-C: H. Другими менее многочисленными группами, содержащими кислород, являются пероксирадикал, перокси и кеталь ( 40 ).Поскольку ─OH (низкая плотность в данном случае из-за отсутствия молекул воды в сухом O ₂) и группы C = O обычно обладают эффектом пассивации (благоприятным для снижения трения), постепенно увеличивающееся трение наблюдается в сухом O ₂ предполагалось, что это коррелирует с обильным образованием связей C─O─C между двумя скользящими поверхностями, что приводит к явлению холодной сварки и, следовательно, к высоким силам сцепления.

Рис.3 Межфазная микроструктура и химический состав поверхности самосопряженных пленок a-C: H после испытаний на трение в сухой газовой атмосфере N ₂ и O ₂ (ACF-1, рис.1G).

( A и B ) изображения HRTEM, показывающие микроструктуры поверхностей скольжения a-C: H из рубцов износа шарика, образовавшихся в результате сухого N ₂ и O ₂, соответственно. ( C ) Спектр интенсивности TOF-SIMS, показывающий химический состав пятна износа шара в зависимости от глубины профилирования. Обнаружен трибовоздушный подслой толщиной 2 нм. ( D ) Трехмерное изображение TOF-SIMS, дополнительно подтверждающее существование обогащенного кислородом (дефицитного углерода) приповерхностного слоя.( E ) 2D-изображения TOF-SIMS, показывающие распределение химических фрагментов в дорожке износа диска и следе износа шара.

Рис. 4. Морфология поверхности и межфазная микроструктура самосопряженных пленок a-C: H: O после испытаний на трение в сухой газовой атмосфере N ₂ (ACFO-1 и ACFO-2, рис. 1G).

( A и B ) Трехмерные изображения с помощью атомно-силовой микроскопии, показывающие сверхгладкие поверхности рубцов износа ACFO-1 и ACFO-2, соответственно.Вставки — это оптические изображения, полученные при сканировании зонда. ( C — E ) Изображения HRTEM, показывающие структуры сцепления от различных поверхностей скольжения: (C) след износа шарика для ACFO-1, (D) след износа шарика для ACFO-2 и (E) след износа диска для АКФО-2. ( F ) Изображение BF-STEM, показывающее наличие полосы неглубокого сдвига на поверхности массива a-C: H: O (ACFO-2). Также указаны позиции для отображения EELS SI и захвата линии. ( G ) Карты EELS Cr- L , C- K и O- K и их составные части, показывающие распределение элементов вдоль скользящей границы раздела, как отмечено на (F).( H ) Эволюция краевых спектров сердцевины EELS C- K и O- K , записанных в полосе сдвига, как отмечено на (F). ( I ) Доли углеродных связей, рассчитанные по краям сердцевины C- K в (H), и массовая плотность, оцененная по энергии плазмонов в спектрах с малыми потерями (рис. S2).

Для сравнения, для легированных кислородом пленок a-C: H: O, испытанных в сухой атмосфере N ₂ (собственный кислородный эффект), присутствие кислорода в углеводородной матрице вызывает гораздо больше различных структурных преобразований вдоль границы скольжения.Первое интересное открытие заключается в том, что, хотя поверхность шрама от износа шара стала красочной после испытания на трение, шероховатость поверхности все еще сохранялась на чрезвычайно низком уровне. Значения Ra для двух образцов составляют 2,47 нм (фиг. 4A) и 4,37 нм (фиг. 4B), соответственно, для содержания кислорода 5,4 и 9,5 ат.%. Похоже, что относительно шероховатая контактная поверхность для более высокого содержания кислорода также соответствовала наблюдаемому более высокому коэффициенту трения (ACFO-2, рис. 1G). Более примечательным открытием является то, что неглубокий подслой с низким контрастом на изображении ПЭМ высокого разрешения (ПЭМВР) обнаруживается в самой верхней области вдоль скользящей границы раздела, толщина которой увеличивается с 5 нм (рис.4C) до 10 нм (фиг. 4D) при увеличении содержания кислорода от 5,4 до 9,5 ат.%. Однако такая неглубокая полоса не наблюдается на соответствующей дорожке износа диска (рис. 4E). В общем, более яркий контраст на изображении HRTEM означает более легкий элемент и меньшую плотность в наблюдаемой микроструктуре. Это предположение может быть дополнительно подтверждено характеристиками STEM (рис. 4, от F до H). Как ясно показано на изображении STEM в светлом поле (BF) на рис. 4F, эта полоса неглубокого сдвига кажется ослабленной по сравнению с лежащей в основе первичной массой aC: H: O (ACFO-2), и ее микроструктура все еще остается неизменной. в аморфном состоянии.Элементные карты изображения спектра EELS (SI) на рис. 4G дополнительно показывают, что эта полоса сдвига в основном состоит из углерода (карта C- K ), а концентрация кислорода (карта O- K ) значительно снижена по сравнению с объемный регион. Однако кислород локально обогащается в переходной области между мелкой полосой и объемом. Эти данные явно демонстрируют, что присутствие кислорода в углеводородной матрице может вызвать перераспределение межфазных атомов во время трения и, следовательно, реконструкцию поверхности скольжения.Чтобы количественно прояснить структуру связывания трибозоны, краевые спектры ядра EELS были записаны точка за точкой через эту полосу неглубокого сдвига, как показано на рис. 4H. Основной характеристикой измеренных краев C- K является постепенное уменьшение резкости пиков π * при 285,5 эВ ( 41 ) от приповерхностной области (кривая 1) поперек полосы сдвига (кривые 2-5) до навалом (кривые 6 и 7). Соответственно, кислород (O- K края) в основном участвует в образовании π * (C = O) (при 532.5 эВ) или σ * (C─O) (при 542 эВ) связи ( 42 ). Плотность связывания локально высока в переходной области (кривые 4 и 5), что согласуется с приведенным выше результатом отображения SI. Расчетные доли углеродных связей (рис. 4I) на основе краев C- K ( 43 ) дополнительно показывают, что эта полоса сдвига имела высокую плотность фазы sp ² (C = C) по сравнению с sp ³ -связанных фаз, для которых доля постепенно снижалась с 66% во внешней области (точка 1) до 37% в переходной области (точка 5) по сравнению с основной массой (30%, пункты 6 и 7).Принимая во внимание почти исчезающий пик D в спектре комбинационного рассеяния (шаровидный рубец ACFO-2, N ₂, рис. 2B), разумно предположить, что фаза sp ² находится в основном в форма цепочечной структуры. Для связанных с кислородом углеродных связей ( 44 ) плотность связи π * (C = O) связей была на низком уровне (около 5%) для этой полосы сдвига, за исключением положения вблизи переходной области (13%, пункт 4). Кроме того, связь σ * (C─O) находилась в перекрывающемся положении со связью σ * (C─H), и поэтому точная доля связи каждой связи не могла быть полностью определена ( 45 ).В целом сумма фракций sp ³ (C─H) и sp ³ (C─O) увеличилась с 27,5 до 45% через этот неглубокий подслой от поверхности скольжения до основной массы слоя. фильм. При низком содержании кислорода, составляющем 5,4 ат.%, Сформированная функциональная группа C = O типа кетона была полезной для снижения трения из-за их эффекта пассивации. Однако при более высоком содержании кислорода, равном 9,5 ат.%, Образование связующих элементов эфирного типа C─O в полосе сдвига увеличивало вероятность адгезионных взаимодействий между двумя поверхностями скольжения, что приводило к более сильным колебаниям кривой трения. и увеличение коэффициента трения от 0.004 до 0,016 (ACFO-2, рис. 1G). Остаточная фракция была отнесена к σ * связи sp ³ (C─C). Вдобавок, массовая плотность этого подслоя, подвергшегося трибовоздействию, рассчитанная по энергии плазмонов в спектре с малыми потерями (рис. S2), составляла примерно от 1,5 до 1,75 г / см ³ (ср. 2,27 г / см ³ из графита), подтверждая трибоиндуцированное разупрочнение (низкая плотность), характерное для границы скольжения углеводородов.

Трибохимическая эрозия углеродистых поверхностей, вызванная влажностью

Как отмечалось выше, аномально высокое трение пленок a-C: H во влажной окружающей среде сильно коррелировало с индуцированным влажностью переносом материала и взаимодействиями в зонах контакта.Как видно из изображения BF-STEM на рис. 5A, сформированный трибослой на поверхности пятна износа шара очень толстый (толщина ~ 250 нм), что означает, что в процессе скольжения происходили непрерывные трибохимические реакции и образовывались новые фазы. Как более четко показано высокоугловым кольцевым темнопольным изображением (HAADF) –STEM на рис. 5B, трибослой, как было обнаружено, состоит из нескольких подслоев, включая «опухолевидный» аморфный подслой, распределенный по нанокластерам вблизи поверхности скольжения ( Рис. 5C), нанокристаллиты оксида железа / аморфные домены — смешанная прослойка в середине (Рис.5D), а также сильно окисленный и кристаллизованный нижний слой на основе железа вблизи поверхности стального шара (рис. 5E). Увеличивающаяся кристаллизация через трибослой четко подтверждается вставками быстрого преобразования Фурье, на которых диффузное кольцо (рис. 5C) постепенно превращается в дифракционную картину с серией пятен (рис. 5E). Между тем, согласно элементному контрасту на изображениях HAADF-STEM (рис. 5B) или BF-STEM (рис. 5, C — E), массовая плотность также постепенно увеличивается от приповерхностного подслоя через промежуточный слой, а затем до нижний слой.Это наблюдение и соответствующие состояния связывания трибослоя дополнительно анализируются EELS. Как показано на рис. 5F, элементные карты EELS SI для C- K , O- K и Fe- L показывают, что углерод, кислород и железо распределены по трибослою. В частности, опухолевидные нанокластеры в основном состоят из углерода, а содержание кислорода и железа относительно низкое по сравнению с промежуточным слоем и нижним слоем. Также обратите внимание, что граница между трибослоем и стальной поверхностью довольно прямая, и кажется, что контактная поверхность подверглась трибохимической эрозии во время скольжения.Наряду с процессом сдвига атомы железа могут затем диффундировать в трибослой и образовывать новые фазы по всему трибослою. Профиль элементов (рис. 5G) поперек трибослоя, измеренный с помощью EDS (энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия), количественно подтверждает многослойную структуру, наблюдаемую выше. В сочетании с энергиями плазмонов E _p (рис. 5G) из спектров с малыми потерями массовые плотности опухолевидных нанокластеров (точки с 1 по 4) были рассчитаны как находящиеся в диапазоне от 2 до 2.5 г / см ³, а затем постепенно увеличивалась по трибослою (точки с 5 по 10), и, наконец, до 7,4 г / см ³ для основной массы стали (точка 11). На рис. 5H показаны профили линий EELS SI краев сердцевины C- K , O- K и Fe- L , полученные точка за точкой через трибослой, а эволюция состояний связывания для каждого элемента четко поясняется. Как видно, углеродный сигнал обширен в аморфном подслое, распределенном по нанокластерам, и он в основном участвует в образовании sp ² -C фаз в этой области и ее окрестностях, что проявляется явно появляющимися π * пиками в C — K края сердечника (EELS C- K кривые 1–5).Края ядра O- K и Fe- L еще раз подтверждают распределение этих двух элементов по всему трибослою, тогда как они были специально обогащены сильно окисленным нижним слоем (кривые EELS 7-10). На стороне встречного диска, помимо значительной потери материала (глубина следа износа 150 нм, рис. S1E), поверхность пленки aC: H также была сильно окислена с глубиной трибовоздействия 10 нм (изображения STEM и EELS O- K кривые, рис. S3). Это контрастирует с почти неповрежденной пленкой a-C: H после испытания на сверхсмазываемость в сухом N ₂.Очевидно, аномально высокое трение во влажном воздухе является результатом роста такого сильно окисленного и ковалентно связанного трибослоя, особенно образования адгезионного опухолевидного верхнего рабочего слоя вдоль поверхности раздела скольжения.

Рис. 5 Микроструктуры трибослоя, образованного на голой поверхности стального шара после скольжения по пленке a-C: H во влажном воздухе (ACF-1, рис. 1H).

( A ) Изображение BF-STEM с малым увеличением, показывающее трибослой толщиной 250 нм, сформированный на голой поверхности стального шара.( B ) Изображение HAADF-STEM, показывающее, что трибослой в основном состоит из трех подслоев, отмеченных как (C), (D) и (E). ( C — E ) Изображения BF-STEM с большим увеличением, проясняющие микроструктуры трех наблюдаемых подслоев на (B): аморфный подслой, похожий на опухоль, распределенный нанокластерами вблизи поверхности скольжения (C), железо оксидные нанокристаллиты / аморфные домены смешали промежуточный слой в середине (D) и сильно окисленный и кристаллизованный нижний слой на основе железа вблизи поверхности стального шара (E).Вставки представляют собой соответствующие изображения быстрого преобразования Фурье (БПФ) для каждого подуровня. ( F ) Карты EELS SI C- K , O- K , Fe- L и их составное изображение показывают распределение элементов по трибослою, как отмечено на (B). ( G ) Распределение элементов EDS по трибослою, как отмечено на (B). Также указаны одновременно зарегистрированные энергии плазмонов и рассчитанные массовые плотности. ( H ) Эволюция краев сердцевины EELS C- K , O- K и Fe- L , полученная точка за точкой поперек трибослоя, как отмечено на (B).

Управляемая кремнием межфазная наноструктура для защиты от воздействия влаги

В отличие от высокого трения a-C: H во влажном воздухе, введение кремния значительно изменило межфазные структуры и сохранило состояния сверхсмазки для a-C: H: Si. Как показано на изображении HAADF-STEM с малым увеличением на рис. 6A, голый стальной шарик, вероятно, сохранит свою первоначальную поверхность без заметных потерь от износа (т. Е. Исходной границы раздела обмотки по сравнению с трибохимически полированной прямой границей раздела для aC: H на рис.5А) после испытания на трение. Более интересным открытием вставленного изображения BF-STEM с большим увеличением является то, что контактная поверхность фактически покрыта сформированным in situ наноразмерным трибослоем толщиной ~ 5 нм. Увеличение, показанное на изображении BF-STEM на фиг. 6B, дополнительно поясняет, что трибослой в основном аморфный и хорошо связан со стальной поверхностью. Более того, в трибослое почти не обнаруживается явных наночастиц, связанных с железом (как те, которые наблюдаются на рис. 5 для пленки a-C: H), что подтверждает практически безизносное поведение поверхности стального шарика и соответствующий защитный эффект трибослоя.Состав и распределение элементов этого трибослоя были более тщательно проанализированы с помощью HAADF-STEM и EDS-картирования. Как показано на рис. 6C, было обнаружено, что трибослой в основном состоит из кремния и кислорода из-за подавляющей интенсивности на картах Si- K и O- K . Таким образом, можно предположить, что основная часть этого трибослоя основана на оксиде кремния. Тем не менее, следует отметить, что вышеупомянутый трибослой был извлечен FIB из центральной области рубца износа с учетом того факта, что эта область большую часть времени находилась в контакте во время скольжения.Предполагалось, что он играет наиболее существенную роль в установлении и поддержании состояния сверхсмазки. Однако от центра рубца к краю рубца толщина трибослоя постепенно увеличивалась с 5 нм через 18,5 до 165 нм, как показано на рис. S4. Это могло быть вызвано переносом пленочного материала от контактного центра к границе вдоль направления скольжения, что привело к непрерывному росту и утолщению трибослоя, сформированного в месте, удаленном от центральной области.Таким образом, наноструктурированный трибослой, сформированный в зоне контакта сердечника, способен достичь стабильного состояния сверхсмазки даже при его толщине всего несколько нанометров. Кроме того, как показывают изображение HAADF-STEM и карта Fe- K , неглубокая полоса между трибослоем и стальной поверхностью еще раз подчеркивает превосходную прочность связи между ними за счет химического легирования. Спектры края ядра EELS Si- L , O- K , C- K и Fe- L , измеренные в центральном положении (как отмечено на рис.6B) дают более точную структурную информацию о трибослое. Как показано на рис. 6D, на краях сердцевины Si- L и O- K выделяются три характерных пика (α, β и γ) из-за различных состояний электронного возбуждения ( 46 ), что четко подтверждает что основное связующее состояние этого наноструктурированного трибослоя представляет собой кремнеземистое тетраэдрически координированное соединение кремния. Между тем, определенное количество углерода и следы железа подтверждены на краях сердцевины C- K и Fe- L .Соответственно, тонкий оксидоподобный оксидный слой (~ 5 нм) также был обнаружен на трущейся поверхности пленки a-C: H: Si (рис. S5). Таким образом, вполне правомерно утверждать, что этот гидрофильный трибослой, образованный in situ, способен экранировать эффект влаги или даже использовать молекулы воды для реализации сверхнизкого трения.

Рис.6 Микроструктуры влагостойкого трибослоя, образовавшегося на голой поверхности стального шара после скольжения по пленке a-C: H: Si во влажном воздухе (ACF-6, рис.1H).

( A ) Изображение HAADF-STEM с малым увеличением, показывающее границу раздела остаточной обмотки на голой поверхности стального шарика после испытания на сверхсмазываемость. Изображение на вставке BF-STEM указывает на существование наноразмерного трибослоя толщиной 5 нм, сформированного на контактной поверхности. ( B ) Изображение BF-STEM с большим увеличением, показывающее, что трибослой в основном аморфен и хорошо связан со стальной поверхностью, как отмечено на (A). ( C ) Изображение HAADF-STEM и соответствующие карты EDS, показывающие элементные распределения Si- K , O- K , C- K и Fe- K внутри трибослоя.( D ) Края сердцевины EELS Si- L , O- K , C- K и Fe- L получены из центрального положения трибослоя, как отмечено на (B).

ОБСУЖДЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Вышеупомянутые достижения ясно показывают, что стабильность состояния сверхсмазки в a-C: H сильно коррелирует с характеристиками газообразных сред в окружающей среде. В зависимости от трибохимических взаимодействий между углеродными поверхностями и газообразными частицами, в зоне контакта обычно происходит перераспределение межфазных атомов и реконструкция самого внешнего поверхностного слоя, а также формирование на месте межфазных наноструктур, которые, следовательно, влияют на силы трения, возникающие в раздвижной интерфейс.

В частности, он способен для самосопряженных поверхностей aC: H поддерживать состояние сверхсмазки, вызванной водородной пассивацией, в сухом инертном газе, таком как N ₂, без заметных потерь поверхностного износа при контактном давлении 0,68 ГПа (ACF-1 , сухой N ₂, фиг. 1Г и 2А). Это состояние сверхнизкого трения чрезвычайно стабильно в сухом N ₂ даже при высоком контактном давлении до 1,17 ГПа, несмотря на то, что наноразмерные потери от износа имели место на поверхности углеводорода ( 35 ).Возникновение наноразмерного износа сопровождалось локальной кластеризацией и упорядочением фазы sp ² -C во внешней области ~ 3 нм, что способствовало дальнейшему снижению коэффициента трения. Тем не менее, в атмосфере O ₂ постоянное проникновение кислорода в область контакта вызывает истощение атомов водорода из углеводородных связей, таких как H, CH и C ₂ H в самой верхней области толщиной 2 нм aC. : H пленка (рис. 3C), давая обогащенный кислородом приповерхностный подслой.Однако примесные молекулы кислорода были способны вызывать структурные возмущения только в этой мелкой области, а связующая структура основной объемной пленки оставалась нетронутой, как показали спектры комбинационного рассеяния и результаты TOF-SIMS (ACF-1, сухой O ₂ , Рис. 2B и Рис. 3, B — D). Расчеты DFT ( 47 , 48 ) предполагают, что хемосорбция молекул O ₂ на связях C─C углеводородных цепей может вызвать разрыв связей C─C и, наконец, вызвать разрыв цепей.Затем на углеводородных поверхностях образуется субцепь с концевым CO. Дальнейшая адсорбция молекул кислорода на этом активном центре укорачивает длину цепи за счет образования и высвобождения CO ₂. Следовательно, кислородное травление углеводородной сетки и образование адгезионных фаз должно в значительной степени способствовать увеличению трения и заметному износу поверхностей aC: H (ACF-1, сухой O ₂, рис. 1G и 2A и рис. S1B). ). Для сравнения, включение кислорода в углеводородную матрицу не только изменяет структуру пленки, но и наделяет поверхность скольжения новым антифрикционным механизмом.При контакте присутствие кислорода вызывает перераспределение межфазных атомов и способствует образованию полосы сдвига с низкой плотностью. При относительно низком содержании кислорода (5,4 ат.%, ACFO-1) смягчение поверхности скольжения в соответствующей степени и наличие полосы сдвига толщиной 5 нм способствует дальнейшему снижению коэффициента трения до 0,004 ( cf 0,008 для чистого ACF-1). Однако большее включение кислорода (9,5 ат.%) Расширяет эту полосу сдвига, и поверхность скольжения становится более адгезивной из-за развития цепочечной структуры с высоким содержанием связей sp ², что, следовательно, приводит к асимметричности. наблюдается увеличение коэффициента трения (0.016 для АКФО-2, рис. 1Г). В связи с этим предполагается, что подходящее кислородное легирование проложит новый путь для адаптации физико-химических характеристик поверхности раздела смазки в аморфном углероде.

При трении о стальную поверхность основным препятствием для пленки a-C: H для достижения низкого трения во влажном воздухе являются интенсивные трибохимические реакции, происходящие между двумя контактными поверхностями ( 49 — 51 ). В присутствии молекул воды и кислорода межфазные материалы непрерывно разрушаются, и большое количество адгезионных фаз, таких как сильно окисленные нанокристаллы на основе железа и домены аморфного углерода (рис.5, Б — Д) образуются в трибослое в процессе скольжения. Помимо эрозии стальной поверхности, подповерхность пленки a-C: H с глубиной 10 нм (кривые EELS O- K , рис. S3C) также сильно окислена. Кажется, что смазочный слой не может быть сформирован вдоль поверхности раздела скольжения, чтобы эффективно предотвратить прямой контакт двух трущихся поверхностей. Более того, образование адгезивного опухолевидного верхнего рабочего слоя (фиг. 5C) дополнительно ухудшает смазывающую способность углеродистой поверхности раздела.Для сравнения: легирование кремния в углеродную матрицу обеспечивает фантастический способ подавить влияние влаги из окружающей среды. При контакте наноразмерный кремнеземоподобный трибослой немедленно in situ формируется на поверхности стали за счет переноса материала с поверхности пленки a-C: H: Si. Наличие этого трибослоя эффективно для защиты стальной поверхности от воздействия влаги, хотя его толщина составляет всего 5 нм (рис. 6В). Предполагается, что включение Si в матрицу a-C: H способно снизить трение за счет использования этих газообразных частиц для образования гидрофильной поверхности оксида кремния и соответствующей водной смазки на водной основе ( 52 , 53 ).Как также отметили другие исследователи ( 54 , 55 ), богатая ОН поверхность на оксиде кремния может вызывать ориентированный рост адсорбированных слоев воды за счет водородных связей с поверхностными группами ОН и между молекулами воды. При соответствующей относительной влажности может даже образоваться высокоориентированная (т.е. слоистая структура) сеть молекул воды вдоль поверхности скольжения ( 56 ), которая обеспечивает легкий путь сдвига для снижения трения. Следует подчеркнуть, что качество слоя адсорбированной воды (соответствующий уровень снижения трения) должно сильно зависеть от поверхностной плотности ОН-групп, а именно от уровня гидроксилирования поверхности углерода, контролируемого содержанием включенного Si.Теоретически моделирование молекулярной динамики на поверхности кремния с концевым ОН ( 57 ) также подтверждает этот аргумент, что молекулы воды все еще могут быть расположены в слоистой структуре при высоком напряжении сдвига. Сформированный водный сдвиговый слой за счет адсорбции воды вместе с трибоиндуцированной диссоциацией воды может действовать как граничная смазочная пленка ( 58 , 59 ) для уменьшения межфазного трения. Таким образом, формирование in situ наноструктурированного трибослоя с хорошо организованными гидроксильными группами на стадии приработки является продуктивной стратегией борьбы с атакой влаги и создания стабильной сверхсмазочной поверхности раздела в аморфном углероде.Диссоциативное образование гидрофильной поверхности и индуцированная наноструктура межфазных молекул воды при скользящем контакте являются ключевыми возможностями для возникновения суперсмазки. Однако здесь следует указать, что помимо вклада гидроксильных групп и слоя адсорбированной воды в смазывающую способность, роль поверхностных атомов, таких как углерод, и их структуры расположения также важны в достижении состояния сверхсмазочности. Например, как показало крупномасштабное моделирование квантовой молекулярной динамики на поверхности алмаза, смазанной водной пленкой, атомы углерода участвуют в формировании сильно пассивированных поверхностных химических групп, таких как функциональные группы с концевыми водородными, гидроксильными, кето- и эфирными группами, такие как а также неровности ароматической пассивации углерода Пандея вдоль поверхности скольжения ( 60 ).Режим уменьшения трения сильно зависит от плотности поверхности воды и доли распределения каждой функциональной группы. Следовательно, синергетические эффекты из различных сценариев ответственны за уменьшение или даже исчезновение трения в трибосистеме a-C: H: Si, находящейся во влажном воздухе.

Таким образом, в атомном масштабе мы успешно прояснили критический вопрос, касающийся стабильности скользящей границы раздела в сверхсмазочном аморфном углероде, подверженном воздействию различных газовых сред.Результаты однозначно подчеркивают решающую роль атомной активности вдоль поверхности трения и трибослоя, сформированного in situ, в создании прочной антифрикционной поверхности раздела. Состояние исчезновения трения зависит от трибоиндуцированных межфазных наноструктур и их физико-химических взаимодействий с газообразными молекулами. Признано, что возможный путь преодоления вызванной влажностью дилеммы для a-C: H путем образования гидрофильного трибослоя и его синергетического подтверждения с молекулами воды.Возможности реализации состояний сверхсмазки в сложных условиях являются многообещающими для разработки этих антифрикционных углеродных смазок в целом. Эти результаты также могут быть расширены в виде новых теоретических знаний для разработки других беспрецедентных межфазных материалов с ранее неизвестными наноструктурами и заданными свойствами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Синтез пленок из аморфного углерода

Пленки из аморфного углерода, включая a-C: H, a-C: H: O и a-C: H: Si, были синтезированы с помощью системы ионного осаждения из паровой фазы.О настройке этого устройства для нанесения покрытия и соответствующих подробностях процедуры нанесения покрытия сообщалось в другом месте ( 61 ). Состав и структура пленок подбираются путем введения различных источников газа, таких как толуол, смесь толуол / кислород и смесь толуол / тетраметилсилан. Основные свойства синтезированных пленок приведены на рис. 1 (от A до F).

Эксперименты по сверхсмазке

Эксперименты по трению проводились с использованием шарно-дискового трибометра с контролируемой атмосферой при комнатной температуре.Различные газовые среды, включая сухой N ₂, сухой O ₂ и влажный воздух (45 ± 1% RH), были созданы путем продувки отдельных газовых источников в камеру трибометра. Si-пластина с пленочным покрытием ACF была закреплена на вращающейся платформе с использованием стального шарика подшипника SUJ2 диаметром 6 мм без покрытия или с пленочным покрытием в качестве контртела. Приложенная нормальная нагрузка была установлена на 2 Н, что дало начальное среднее и пиковое контактное давление в герцах 0,45 и 0,68 ГПа соответственно. Выбор 2 Н был в основном основан на том факте, что контактное давление, создаваемое при более высокой нормальной нагрузке, такой как 5 или 10 Н, было слишком высоким для установления состояния сверхсмазки для пленки aC: H: Si во влажном воздухе, поскольку возникновение сверхнизкое трение в этом случае в основном связано с образованием гидрофильного силикагелеподобного трибослоя и последующего водного сдвигового слоя.Что касается меньшей нагрузки, такой как 1 Н, было бы большое количество вибраций или локальной нестабильности в зарегистрированном коэффициенте трения при достижении состояния сверхсмазки. Во время испытания на трение радиус вращения был установлен на 3,5 мм, а линейная скорость скольжения составляла 20 см / с. Общее расстояние скольжения для сухого (N ₂ и O ₂) и влажного воздуха было 65,9 и 109,9 м соответственно.

Характеристики

Морфология контактных поверхностей оценивалась с помощью оптического микроскопа Nikon.Топографии и поперечные сечения следов износа измерялись профилометром поверхности с лазерной интерференцией (Zygo NewView 8000). В некоторых случаях морфология контактных участков регистрировалась с помощью атомно-силовой микроскопии (Asylum Research MFP 3D). Информация о связывании исходных пленок, пленок, подвергшихся трибовоздействию, и сформированного трибослоя была получена с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (Horiba JobinYvon HR800) с длиной волны лазера Ar ⁺ 514,5 нм. Состояние химического состава поверхности контактных площадок оценивали с помощью TOF-SIMS (ION-TOF GmbH).Пластинчатые образцы наноразмерной толщины для наблюдений с помощью ПЭМ, STEM и EELS были изготовлены с помощью двухлучевой сканирующей электронной микроскопии / системы FIB (FEI Quanta 3D FEG) с использованием метода подъема на месте. Автоэмиссионный ПЭМВР (JEOL 2010F) использовался для грубой оценки качества пластинчатых образцов. Для наблюдения с контрастным изображением STEM z использовалась современная холодная автоэмиссионная пушка STEM с двойной коррекцией аберраций (JEOL JEM-ARM200F), оснащенная спектрометром Gatan GIF Quantum EELS.Напряжение ускорения составляло 200 кВ, что давало разрешение визуализации BF 0,14 нм и разрешение HAADF 0,08 нм. Подробности относительно параметров и сбора данных можно найти в предыдущей работе ( 35 ). Кроме того, в нем упоминается методология анализа для картирования EELS SI, расчет энергии плазмонов, массовой плотности и доли связывания на основе краев сердцевины C- K .

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http: // advance.sciencemag.org/cgi/content/full/6/13/eaay1272/DC1

Рис. S1. Морфология поверхности и поперечные сечения следов износа, образовавшихся на поверхностях из аморфной углеродной пленки после испытаний на трение, как показано на рис. 1 (G и H).

Рис. S2. Эволюция спектров EELS с малыми потерями, записанных в полосе неглубокого сдвига, как показано на рис. 4F, и полученные значения E _p с помощью подгонки пиков.

Рис. S3. Характеристики STEM и EELS следа износа, образовавшегося на поверхности пленки a-C: H после скольжения по голому стальному шарику SUJ2 во влажном воздухе (ACF-1, рис.1H).

Рис. S4. Нарезка FIB и анализ ПЭМ, подтверждающий переменную толщину трибослоя в различных положениях контакта рубца износа, образовавшегося на оголенной поверхности стального шара после скольжения по пленке a-C: H: Si во влажном воздухе (ACF-6, рис. 1H).

Рис. S5. STEM и EELS характеристика следа износа, образованного на поверхности пленки a-C: H: Si после скольжения по голому стальному шарику SUJ2 во влажном воздухе (ACF-6, рис. 1H).

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что в результате будет использовано , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

Благодарности: Мы благодарим Т. Като и М. Носака за помощь в нанесении пленок из аморфного углерода. Финансирование: Это исследование финансируется Национальным фондом естественных наук Китая (гранты № 51605247, 51975314, 51527901 и 51727901). Вклад авторов: Исследования, разработанные X.C., C.Z. и J.L. X.C., X.Y., W.Q., J.C., S.W. и R.W. проводили исследования. X.C., X.Y., S.W. и R.W. проанализировали данные. X.C., X.Y. и C.Z. написал газету.Все авторы прокомментировали рукопись. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

Copyright © 2020 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки.Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Отдельно стоящие пористые углеродные пленки на основе графена с трехмерной иерархической архитектурой для современных гибких литий-серных батарей

Сера обладает большой литиевой емкостью, что делает ее привлекательным кандидатом в катод для гибких литий-ионных аккумуляторов следующего поколения. Однако изолирующая природа серы и растворение промежуточных полисульфидов ограничивают быстродействие и срок службы литий-серных батарей.Здесь мы сообщаем о классе свободно стоящих катодных пленок, состоящих из иерархически пористой серы, инкапсулированной углеродом, и имеют высокую пропускную способность (обратимая емкость 1017 мА ч г ^-1 , 865 мА ч г ^-1 и 726 мА рт. Ст. ^-1 при 0,2, 0,5 и 1 ° C соответственно), а также отличную стабильность цикла (приблизительно 10,5% потери емкости после 300 циклов). Кроме того, свободно стоящие катодные пленки обладают хорошей механической гибкостью и, таким образом, демонстрируют замечательные характеристики накопления лития в изогнутом состоянии.Результаты показывают, что такие свободно стоящие катодные пленки с трехмерной иерархической структурой откроют новые возможности для литий-серных батарей для применения в гибких электронных устройствах.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Свойства и классификация алмазоподобных углеродных пленок

Обзор

DOI: 10.3390 / ma14020315. Наото Отаке ¹, Масанори Хирацука ², Казухиро Канда ³, Хироки Акасака ⁴, Масанори Цудзиока ⁵, Кэндзи Хиракури ⁶, Ацуши Хирата ⁴, Цугуйори Охана ⁷, Хироши Инаба ⁸, Макото Кано ¹, Хидетоши Сайто ⁹

Принадлежности Расширять

Принадлежности

¹ Институт инновационных исследований Токийского технологического института, 4259 Нагацута, Мидори-ку, Йокогама, Канагава 226-8503, Япония.
² NANOTEC Corp., Nanotechno-Plaza, 4-6, Kashiwa-Inter-minami, Kashiwa City, Chiba 277-0874, Япония.
³ Лаборатория передовых наук и технологий для промышленности, Университет Хиого, 3-1-2 Кото, Камигори, район Ако, Хиого 678-1205, Япония.
⁴ Кафедра машиностроения, Токийский технологический институт, 2-12-1, О-окаяма, Мэгуро-ку, Токио 152-8550, Япония.
⁵ Nippon Itf Inc., 575 Kuzetonoshiro-cho, Minami-ku, Kyoto 601-8205, Japan.
⁶ Кафедра электротехники и электротехники, Токийский университет Дэнки, 5 Senju Asahi-cho, Adachi-ku, Tokyo 120-8551, Japan.
⁷ Научно-исследовательский институт передового производства, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий, 1-1-1 Умэдзоно, Цукуба, Ибараки 305-8560, Япония.
⁸ Hitachi Automotive Systems Ltd., 4-7-1 Onna, Atsugi, Kanagawa 243-8510, Japan.
⁹ Группа инженерии функций материалов, Технологический университет Нагаока, 1603-1, Камитомиока Нагаока, Ниигата 940-2188, Япония.

Бесплатная статья PMC

Элемент в буфере обмена

Обзор

Наото Отаке и др.Материалы (Базель). 2021 .

Бесплатная статья PMC Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Авторы

Наото Отаке ¹, Масанори Хирацука ², Казухиро Канда ³, Хироки Акасака ⁴, Масанори Цудзиока ⁵, Кэндзи Хиракури ⁶, Ацуши Хирата ⁴, Цугуйори Охана ⁷, Хироши Инаба ⁸, Макото Кано ¹, Хидетоши Сайто ⁹

Принадлежности

¹ Институт инновационных исследований Токийского технологического института, 4259 Нагацута, Мидори-ку, Йокогама, Канагава 226-8503, Япония.
² NANOTEC Corp., Nanotechno-Plaza, 4-6, Kashiwa-Inter-minami, Kashiwa City, Chiba 277-0874, Япония.
³ Лаборатория передовых наук и технологий для промышленности, Университет Хиого, 3-1-2 Кото, Камигори, район Ако, Хиого 678-1205, Япония.
⁴ Кафедра машиностроения, Токийский технологический институт, 2-12-1, О-окаяма, Мэгуро-ку, Токио 152-8550, Япония.
⁵ Nippon Itf Inc., 575 Kuzetonoshiro-cho, Minami-ku, Kyoto 601-8205, Japan.
⁶ Кафедра электротехники и электротехники, Токийский университет Дэнки, 5 Senju Asahi-cho, Adachi-ku, Tokyo 120-8551, Japan.
⁷ Научно-исследовательский институт передового производства, Национальный институт передовых промышленных наук и технологий, 1-1-1 Умэдзоно, Цукуба, Ибараки 305-8560, Япония.
⁸ Hitachi Automotive Systems Ltd., 4-7-1 Onna, Atsugi, Kanagawa 243-8510, Japan.
⁹ Группа инженерии функций материалов, Технологический университет Нагаока, 1603-1, Камитомиока Нагаока, Ниигата 940-2188, Япония.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Пленки из алмазоподобного углерода (DLC) широко применяются в промышленности благодаря своим превосходным характеристикам, таким как высокая твердость.В частности, растет спрос на их использование в качестве защитных пленок для механических деталей из-за их превосходной износостойкости и низкого коэффициента трения. Пленки DLC были нанесены различными способами, и многие из них отклоняются от областей DLC, представленных на тройных диаграммах, предложенных для ковалентного углерода sp ³, ковалентного углерода sp ² и водорода. Следовательно, срочно требуется переопределение области DLC на тройных диаграммах с использованием DLC-покрытий для механических и электрических компонентов.Поэтому мы исследуем соотношение sp ³, содержание водорода и другие свойства 74 типов пленок из аморфного углерода и представляем классификацию пленок из аморфного углерода, включая DLC. Мы измерили отношения sp ³ и содержание водорода, используя тонкую структуру поглощения рентгеновских лучей вблизи края и анализ обнаружения упругой отдачи при резерфордовском обратном рассеянии в унифицированных условиях. Широко обнаружены пленки аморфного углерода с неоднородным распределением. Число атомов углерода в ковалентном углероде sp ³ без связи с водородом и логарифм содержания водорода были обратно пропорциональны.Кроме того, мы выяснили области DLC на тройной диаграмме, классифицировали пленки из аморфного углерода и суммировали характеристики и применения каждого типа DLC.

Ключевые слова: углерод; классификация; алмазоподобный углерод; гидрированный аморфный углерод; промышленное применение; тонкая структура ближнего рентгеновского поглощения; sp2-гибридизация; sp3-гибридизация; тетраэдрический аморфный углерод.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Тонкая структура поглощения рентгеновского излучения в ближнем крае…

Рисунок 1

Спектр тонкой структуры ближнего рентгеновского поглощения (NEXAFS) алмазоподобного углерода (DLC), измеренный при…

фигура 1

Спектр тонкой структуры ближнего рентгеновского поглощения (NEXAFS) алмазоподобного углерода (DLC), измеренный под магическим углом 54.7 °.

Рисунок 2

сп ³ соотношение аморфных…

Рисунок 2

sp ³ соотношение пленок аморфного углерода к соотношению I (D) / I (G)…

фигура 2

sp ³ соотношение пленок аморфного углерода иСоотношение I (D) / I (G) каждой пленки, полученное на основе ( a ) видимого и ( b ) спектроскопического анализа комбинационного рассеяния света в УФ-свете.

Рисунок 3

Твердость аморфного углерода на наноиндентировании…

Рисунок 3

Твердость пленок аморфного углерода на наноиндентировании на плоскости, состоящей из G-пика…

Рисунок 3

Твердость пленок аморфного углерода при наноиндентировании, нанесенная на плоскость, состоящую из положения G-пика и FWHM G-пика, измеренная с помощью ( a ) видимого и ( b ) спектроскопического анализа комбинационного рассеяния света в ультрафиолетовом (УФ) свете.

Рисунок 4

Угол смачивания воды и водорода…

Рисунок 4

Краевой угол смачивания водой в зависимости от содержания водорода в пленках из аморфного углерода.

Рисунок 4

Угол контакта с водой vs.содержание водорода в пленках аморфного углерода.

Рисунок 5

Типичные оптические микроскопические изображения…

Рисунок 5

Типичные оптические микроскопические изображения образцов, оцененных как уровни 4, 3, 2 и…

Рисунок 5.

Типичные оптические микроскопические изображения образцов, оцененных как уровни 4, 3, 2 и 1 в ходе антикоррозионного испытания пленок из аморфного углерода.

Рисунок 6

Взаимосвязь между антикоррозийными характеристиками…

Рисунок 6

Взаимосвязь между антикоррозийными характеристиками и соотношением sp ³ аморфных углеродных пленок.

Рисунок 6

Взаимосвязь между антикоррозийными характеристиками и соотношением sp ³ аморфных углеродных пленок.

Рисунок 7

Влияние соотношения ( a ) sp ³ и ( b ) водорода…

Рисунок 7

Влияние отношения ( a ) sp ³ и содержания водорода ( b ) на оптическую ширину запрещенной зоны пленок аморфного углерода.Коэффициенты корреляции для ( a ) и ( b ) равны 0,258 и 0,402 соответственно.

Рисунок 8

I (D) / I (G) соотношение…

Рисунок 8

I (D) / I (G) соотношение каждой пленки, полученное с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния в видимой области спектра…

Рисунок 8

I (D) / I (G) Соотношение каждой пленки, полученное в результате спектроскопического анализа видимого комбинационного рассеяния света по сравнению слогарифм 1 / (пробел) ².

Рисунок 9

NEXAFS-спектры шести типов…

Рисунок 9

NEXAFS-спектры шести типов пленок аморфного углерода.Для каждого образца указан номер…

Рисунок 9

NEXAFS-спектры шести типов пленок аморфного углерода. Каждый номер образца, указанный здесь, соответствует номеру образца в Таблице 2.

Рисунок 10

Распространение 74 видов…

Рисунок 10

Распределение 74 типов пленок аморфного углерода по sp ³ отношение — логарифмическое…

Рисунок 10.

Распределение 74 типов пленок аморфного углерода на плоскости sp ³ отношение – логарифмическое содержание водорода.Диаметр круга соответствует твердости наноиндентирования каждой аморфной углеродной пленки.

Рисунок 11

Распространение 74 видов…

Рисунок 11

Распределение 74 типов пленок аморфного углерода на тройной диаграмме.The…

Рисунок 11.

Распределение 74 типов пленок аморфного углерода на тройной диаграмме. Диаметр круга соответствует твердости наноиндентирования каждой аморфной углеродной пленки.

Рисунок 12

Распространение 74 видов…

Рисунок 12

Распределение 74 типов пленок аморфного углерода по отношению sp3 (C) –логарифмический водород…

Рисунок 12.

Распределение 74 типов пленок аморфного углерода на плоскости отношение sp3 (C) –логарифмическое содержание водорода после модификации отношения sp3, полученного с помощью NEXAFS.Диаметр круга соответствует твердости наноиндентирования каждой аморфной углеродной пленки.

Рисунок 13

Твердость наноиндентирования в зависимости от sp ^3…

Рисунок 13

Твердость наноиндентирования vs.Соотношение sp ³ (a) и отношение sp ³ (C).

Рисунок 13

Твердость наноиндентирования в зависимости от отношения sp ³ (a) и отношения sp ³ (C).

Рисунок 14

Влияние содержания водорода на…

Рисунок 14

Влияние содержания водорода на положение G-пика и FWHM G-пика, измеренное с помощью…

Диаграмма 14

Влияние содержания водорода на положение G-пика и FWHM G-пика, измеренное с помощью ( a ) и ( c ) видимого и ( b ) и ( d ) спектроскопического анализа комбинационного рассеяния в ультрафиолетовом (УФ) свете .

Рисунок 14

Влияние содержания водорода на…

Рисунок 14

Влияние содержания водорода на положение G-пика и FWHM G-пика, измеренное с помощью…

Диаграмма 14

Рисунок 15

Зависимость твердости от наноиндентирования от содержания водорода…

Рисунок 15

Зависимость твердости от наноиндентирования от содержания водорода в пленках из аморфного углерода.

Рисунок 15.

Зависимость твердости от наноиндентирования от содержания водорода в пленках из аморфного углерода.

Рисунок 16

Связь между sp ³ (C) / (sp…

Рисунок 16

Связь между sp ³ (C) / (sp ³ (C) + sp ² (C)) ( a…

Рисунок 16

Отношения между sp ³ (C) / (sp ³ (C) + sp ² (C)) ( a ), содержанием водорода ( b ) и твердостью наноиндентирования ( c ) аморфных углеродных пленок и размер зерна sp ² L _a.Длина волны лазерной линии λ составляет 514 нм.

Все фигурки (17)

Высокая прозрачность для электронов: толщина и плотность поддерживающей пленки имеют важное значение для контрастности и разрешения изображения. Когда массовая толщина сравнима с толщиной образца, пленка может ослабить интенсивность структурных деталей на изображении.
Достаточная прочность, чтобы противостоять бомбардировке электронами
Равномерная толщина: толщина пленки имеет решающее значение для аналитических исследований, количественной визуализации или электронной томпографии.
Без каких-либо внутренних структур, неровностей поверхности и загрязнений
Проводящие, чтобы предотвратить накопление зарядов
Легко готовить и воспроизводить

Тем не менее, получение таких углеродных пленок — это только первый шаг в процессе изготовления подходящий образец ПЭМ.На втором этапе образец необходимо нанести на углеродную опорную пленку. Обычно образцы диспергируют в воде или растворителе. К сожалению, дисперсии в растворителях часто содержат оставшиеся продукты реакции (например, поверхностно-активные вещества, защитные агенты …), которые трудно удалить и которые являются источником загрязнения. Даже несмотря на то, что углеродные пленки были чистыми до нанесения образца, сам образец вносит загрязнения, которые могут диффундировать по поверхности углерода в интересующую область, где они локально разлагаются и полимеризуются под электронным лучом.Это скопление углерода приводит к плохой силе сигнала. Очевидно, что углеродные поддерживающие пленки должны соответствовать некоторым дополнительным критериям при использовании для подготовки образцов для ПЭМ:

Если образец диспергирован в воде, поддерживающая пленка должна быть гидрофильной с помощью тлеющего разряда или мягкой плазменной обработки. Такие обработки необходимы для более равномерного распределения наноматериалов или биологических структур и не могут повредить углеродную пленку.
Поддерживающая пленка должна быть механически стабильной, так как она может подвергаться чрезмерному обращению во время определенного протокола.
Несущая пленка должна выдерживать другие виды последующей обработки, например, нагрев в высоком вакууме для удаления загрязнений.

Принимая во внимание вышеупомянутые критерии, ясно, что существует компромисс между толщиной и стабильностью. В последнее время графен используется в качестве поддерживающей пленки, однако нанесение графена на полную дырчатую углеродную пленку может быть сложной задачей и с точки зрения стабильности (например, измерение 300 кВ, увеличенное время сбора данных, чрезмерное манипулирование сеткой …), ультратонкие углеродные пленки являются предпочтительнее.Для получения хорошей стабильности и рассеивания заряда ультратонкие пленки будут демонстрировать локальные отклонения от планарности и могут разрушаться во время облучения электронным пучком или манипуляций с ними.

Оклейка карбоновой пленкой автомобиля в Москве

Телефон: +7 (495) 323-93-99

Ежедневно с 9:00 до 20:00

Особенности пленок «Карбон»

Плёнки «Карбон» для кузова и салона

Профессиональное покрытие плёнкой «Карбон»

Телефон: +7 (495) 323-93-99

Ежедневно с 9:00 до 20:00

Оклейка автомобиля и его капота карбоном (карбоновой пленкой) в Студии автостайлинга

Карбоновая пленка на автомобиль – безупречный стиль и надежная защита

Оклейка автомобиля карбоном – эксклюзив по доступной цене

Винил, антигравий, карбон — в чем отличие?

Карбоновая пленка – новый вид отделочного материала

Где применяются пленки карбон

Цветовая гамма и текстура пленки карбон

Различается пленка карбон видом покрытий:

Достоинства пленки карбон

Пленка карбон, купить:

Карбон или карбоновая плёнка. Что выбрать?

Плюсы и минусы карбона

Плюсы и минусы карбоновой пленки

Что же лучше?

Карбон 3D Казань — Оклейка карбоном

Оклейка авто карбоновой пленкой 🚓 цена оклейки под карбон в Москве

Какая бывает карбоновая плёнка?

Как проходит процесс покрытия карбоном?

От чего зависит цена оклейки карбоновой плёнкой?

Преимущества карбоновой плёнки

Цена полной оклейки карбоновой пленкой

Что такое окаменелости углеродной пленки?

Отложения углерода

Двумерный отпечаток

Сохраненные образцы

Вывод информации из окаменелостей

Углеродная пленка Типы окаменелостей

Формация

Look

Организмы

Датирование по углероду

Понимание межфазной нестабильности сверхсмазки в пленках гидрированного аморфного углерода

Abstract

ВВЕДЕНИЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ

Микроструктуры и антифрикционные свойства

Размягчение скользящей границы раздела углеводородов, вызванное кислородом

Трибохимическая эрозия углеродистых поверхностей, вызванная влажностью

Управляемая кремнием межфазная наноструктура для защиты от воздействия влаги

ОБСУЖДЕНИЕ И ВЫВОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Синтез пленок из аморфного углерода

Эксперименты по сверхсмазке

Характеристики

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

Отдельно стоящие пористые углеродные пленки на основе графена с трехмерной иерархической архитектурой для современных гибких литий-серных батарей

Свойства и классификация алмазоподобных углеродных пленок

Принадлежности

Авторы

Принадлежности

Абстрактный

Заявление о конфликте интересов

Цифры

Похожие статьи

Рекомендации

способов раскрыть больше из ваших образцов: ультратонкие углеродные пленки | Learn & Share

Author: alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ