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摩擦在自然界和机械系统中扮演着重要角色，既有助于某些应用（如制动系统）的正常运行，也会导致能量损失。为了减少摩擦，通常使用液体润滑剂或固体润滑涂层。含氢类金刚石碳膜（H-DLC）是一种润滑涂层材料，通常利用等离子体增强化学气相沉积技术（PE-CVD）制备，具有超滑特性。然而，H-DLC的超滑特性是否是其固有属性，仍然存在争议。本文通过比较石墨、非晶碳（a-C）和金刚石的摩擦行为，探讨了H-DLC超滑特性的起源。
本文首先比较了石墨、a-C和金刚石的结构和摩擦行为，重点分析了H-DLC的磨合行为和环境敏感性。通过实验数据和理论分析，作者提出H-DLC的超滑特性并非其固有属性，而是在特定条件下通过摩擦剪切诱导界面区域结构转变为超滑结构的结果。文章详细总结并讨论了磨合期间界面区域的化学和物理变化，特别是天然氧化层的去除、剪切诱导石墨化以及氢的钝化作用。
本文的主要贡献在于提出了H-DLC的超滑特性是一种外在属性，而非其固有属性。通过总结实验结果和理论分析，作者揭示了H-DLC在摩擦过程中界面区域的石墨化转变和氢的钝化作用是实现超滑特性的关键。这一发现为理解H-DLC的超滑特性提供了新的视角，并为通过工程手段在其他碳材料中实现超滑提供了指导。
本文的研究成果对工程应用和材料科学具有重要意义。通过理解H-DLC超滑特性的机理，可以设计出具有超滑特性的其他碳材料，应用于微机电系统（MEMS）、空间技术和高性能润滑涂层等领域。此外，研究还为减少摩擦能量损失、提高机械系统效率提供了新的思路，具有广泛的应用前景。
Seokhoon Jang，橡树岭国家实验室材料科学与技术部博士后。于2016年获得韩国仁荷大学化学工程学士学位，并于2018年获得该校化学工程硕士学位。2019年，他开始在美国宾夕法尼亚州立大学化学工程系攻读博士学位，师从Seong H. Kim教授。他的博士研究主要围绕含氢类金刚石碳膜（H-DLC）的摩擦化学反应及其在超滑中的作用。目前，他在橡树岭国家实验室的研究重点是通过深入理解碳纳米管和离子液体的摩擦学特性，开发具有优异摩擦学、热学和电学性能的先进涂层和电动汽车流体润滑剂。
陈哲，浙江大学机械工程学院“百人计划”研究员。于2021年加入中国浙江大学，此前他在美国麻省理工学院和宾夕法尼亚州立大学完成了博士后研究。他在清华大学获得机械工程博士学位，在西北工业大学获得机械工程学士学位。他于2022年获得了温诗铸枫叶奖。他的研究兴趣包括纳米摩擦学、纳米润滑剂和载流摩擦。
Seong H. Kim，宾夕法尼亚州立大学化学工程系杰出教授，并兼任化学系和材料科学与工程系教授。于2001年加入美国宾夕法尼亚州立大学，此前他在美国西北大学获得化学博士学位，并在美国加州大学进行博士后研究。他的研究兴趣集中在表面科学和材料表征领域。自加入宾夕法尼亚州立大学以来，他建立了多个原创性研究项目，包括纳米摩擦学和摩擦化学、硅酸盐玻璃的表面科学以及生物材料中结晶生物聚合物的结构与性能关系。尽管这些主题看似多样且不相关，但Kim博士在这些研究领域中识别并解决了需要运用表面科学原理和表征技术的科学问题。他已发表了350多篇论文，根据Google Scholar，其发表论文的h指数为70。他最近完成了《表面与界面分析——原理与应用》一书的撰写，该书目前正在由Wiley出版社制作，预计将于2025年3月出版。
编辑 | 徐军
审核 | 解国新
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域国际学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2023年影响因子为6.3，五年影响因子为6.7，在Web of Science核心合集数据库机械工程领域183种期刊中排名第9位(前5%)，稳居Q1区。现为月刊，年发文量160篇。2024年入选“中国科技期刊卓越行动计划二期”领军期刊。2025年起，Friction正式转至自主科技期刊国际化数字出版平台SciOpen发布传播，实现完全独立运营，踏上中国科技期刊自主办刊新征程！
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