项目持有者：唐兆麟
    
    联系方式：zhaolin@telus.net
    
    项目介绍：
    
    金钢石膜具有极其优异的物理和化学性能--高硬度，低摩擦系数，高弹性模量，高热导，高绝缘，高能隙以及载流子的高迁移率和良好的化学稳定性等，这些优点决定了它在电子，光学，机械，航天等领域有着极其广泛的应用价值。
    
    目前商业化的金刚石膜主要采用化学气相沉积制备，应用在刀具行业。然而化学气相沉积工艺沉积温度高(>800度)，对许多低熔点基体材料如玻璃、金属镁铝、树脂、塑料等并不适用，因此限制了金刚石膜更广泛的应用。而且用此工艺制备的金刚石膜中含有氢，脱氢将导致金刚石石墨化，降低其热稳定性。物理气相沉积工艺虽然能大大降低沉积温度，但缺点是用此工艺制备获得的薄膜为金刚石SP3键的非晶薄膜，也称为非晶金刚石或类金刚石膜。尽管非晶金刚石膜具有金刚石的某些优良性能，近年来在刀具和电子行业获得了一些应用。但非晶金刚石膜的硬度，摩擦系数，及化学稳定性等仍比不上金刚石膜。
    
    为了弥补传统化学气相沉积、物理气相沉积工艺的缺陷，扩展金钢石膜的应用范围，满足工程涂层的实际需要，本人利用国外表面工程设备的最新进展，研究开发了纳米金钢石薄膜的常温沉积工艺。该工艺特点主要表现在：1)采用传统的物理气相沉积方法，配以现代的离子束纯化和控制工艺，实现金钢石膜的常温沉积； 2) 所得金刚石膜具有纳米晶体结构，在保持金刚石的优异性能基础上兼具纳米材料的独特机械，光学和电学性能；3)采用单一碳离子沉积薄膜，薄膜不含氢，大大提高薄膜的热稳定性；4)工艺可控性好，重复性好, 可实现大面积镀膜; 5)工艺过程洁净无污染，是一项环保技术。
    
    该纳米金钢石薄膜的常温沉积工艺将大大拓宽金钢石薄膜应用领域和基材范围，可适合于许多低熔点基体材料如玻璃、金属镁铝、树脂、甚至塑料。薄膜具有纳米结构，在保持金刚石的优异性能基础上兼具纳米材料的独特性能，如薄膜表面非常光滑，膜内应力小，具备半导体性能，冷阴极发射功能等。这些性能决定了该项技术适用性非常广泛。切削刀具是目前化学气相沉积金钢石膜应用最广泛的行业，而利用该纳米金钢石薄膜的常温沉积工艺所获得的金钢石膜其粘附性和热稳定性更好，进一步提高刀具的切削速度和涂层的使用寿命。利用该工艺能在玻璃和塑料上沉积表面非常光洁的薄膜，使它在眼镜，手表，手机视窗，汽车玻璃，家用电器等行业中有十分广泛的应用前景。该纳米金刚石薄膜的独特性能将进一步拓宽其在半导体，微电子器件，读写磁头，DVD、CD、MD光盘等行业的应用。利用该工艺得到的纳米金钢石薄膜具有非常好的生物相容性，这正是人工关节和心脏瓣膜的理想生物涂层。
    
    该工艺所需设备是在传统物理气相沉积设备的基础上配以离子束纯化和控制部件。目前这些部件都已国产化。设备成本比传统物理气相沉积设备高30%左右。工艺运行成本低，消耗原料仅石墨靶材和氩气。工艺过程易实现自动化。