Формирование покрытий из ускоренных ионов фторированного фуллерена C60(CF3)12

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены первые результаты осаждения покрытий из ускоренных ионов фторированного фуллерена C60(CF3)+12. Покрытия формировали на подложке Si при комнатной температуре из пучка однозарядных ионов C60(CF3)+12 с энергией 5 кэВ, а также из пучка ионов, содержащего также двухзарядные ионы C60(CF3)122+ и некоторое количество ионизированных фрагментов молекул. Свойства и структуру покрытий, полученных из ускоренных ионов фторированного фуллерена, сравнивали со свойствами и структурой покрытий, полученных из ускоренных ионов фуллерена C60, в тех же условиях. По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии покрытия, полученные из ионов фторированного фуллерена, содержат около 4% фтора. Исследование структуры и химических связей методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и комбинационного рассеяния показало, что присутствие фтора приводит к снижению содержания sp3-гибридизованных связей в покрытии и образованию из атомов, между которыми сформировались связи с sp2-гибридизацией, графитоподобной структуры. Твердость покрытия (H) и модуль Юнга (E) по сравнению с покрытиями, полученными из ионов C60, снижаются с 34 до 18 ГПа и с 245 до 133 ГПа соответственно. Следует отметить, что отношение H/E осталось тем же (~0.14). Трибологические испытания показали для всех покрытий коэффициент трения близкий к 0.1. Также было показано, что для всех покрытий характерен очень низкий износ, менее 10–7 мм3/Н∙м. Для покрытий, полученных из ионов C60(CF3)12, контактный угол равен ~76°–78°. При отсутствии фтора в покрытии, полученном из C60 ионов, он составляет ~90°.

Об авторах

В. Е. Пуха

ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН; ООО “Центр Водородной Энергетики” (ПАО АФК “Система”)

Автор, ответственный за переписку.
Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка; Черноголовка

А. А. Бельмесов

ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Е. Н. Кабачков

ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН; Институт физики твердого тела РАН

Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка; Черноголовка

Г. В. Нечаев

ФИЦ Проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

И. Н. Лукина

Институт металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Москва

Е. И. Дроздова

Институт металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Москва

О. П. Черногорова

Институт металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН

Email: pve@icp.ac.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Rajak D.K., Kumar A., Behera A., Menezes, P.L. // Appl. Sci. 2021. V. 11 (10). P. 4445. https://doi.org/10.3390/app11104445
  2. Schultrich B. Tetrahedrally Bonded Amorphous Carbon Films I: Basics, Structure and Preparation. Springer, 2018. P. 263.
  3. Bewilogua K., Bräuer G., Dietz A., Gäbler J., Goch G., Karpuschewski B., Szyszka B. // CIRP Annals. 2009. V. 58. Iss. 2. P. 608. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2009.09.001
  4. Narayan R. Diamond-based materials for biomedical applications. Elsevier, 2013.
  5. Malisz K., Świeczko-Żurek B., Sionkowska A. // Mate-rials. 2023. V. 16 (9). P. 3420. https://doi.org/10.3390/ma16093420
  6. Santiago J.A., Fernández-Martínez I., Sánchez-Ló-pez J.C., Rojas T.C., Wennberg A., Bellido-González V., Molina-Aldareguia J.M., Monclús M.A., González-Arrabal, R. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 382. P. 124899. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2019.124899
  7. Zhang, S., Yan, M., Yang, Y., Zhang, Y., Yan, F., Li, H. // Carbon. 2019. V. 151. P. 136. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.05.031
  8. He D., Shang L., Li W., Cheng B., Zhai H., Zhang, X., Lu Z. Zhang G. // Mater. Design. 2023. V. 226. P. 111640. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.111640
  9. Belmesov A. A., Nechaev G. V., Pukha V. E., Kabach-kov E. N., Khodos I. I., Karaseov P. A. // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 2021. V. 15 (Suppl 1), P. 112. https://doi.org/10.1134/S1027451022020240
  10. Penkov O., Kim H.J., Kim H.J., Kim D.E. // Int. J. Precision Engineer. Manufact. 2014. V. 15. P. 577. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2012.11.011
  11. Pukha V.E., Zubarev E.N., Drozdov A.N., Puga-chov A.T., Jeong S.H., Nam S.C. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2012. V. 45 (33). P. 335302. https://doi.org/10.1088/0022-3727/45/33/335302
  12. Pukha V.E., Karbovskii V.L., Rudchenko S.O., Drozdov A.N., Maleyev M.V., Starikov V.V., Pugachov A.T. // Mater. Res. Exp. 2014. V. 1 (3). P. 035049. https://doi.org/10.1088/2053-1591/1/3/035049
  13. Pukha V.E., Karbovskii V.L., Drozdov A.N., Pugachov A.T. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2013. V. 46 (48). P. 485305. https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/48/485305
  14. Penkov O.V., Pukha V.E., Starikova S.L., Khadem M., Starikov V.V., Maleev M.V., Kim D.E. // Biomaterials. 2016. V. 102. P. 130. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2016.06.029
  15. Khadem M., Pukha V.E., Penkov O.V., Khodos I.I., Belmesov A.A., Nechaev G.V., Kabachkov E.N., Karaseov P.A., Kim, D.E. // Surf. Coat. Technol. 2021. V. 424. P. 127670. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127670
  16. Lifshitz Y., Kasi S.R., Rabalais J.W., Eckstein W. // Phys. Rev. B. 1990. V. 41 (15). P. 10468. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.41.10468
  17. Popok V.N., Barke I., Campbell E.E., Meiwes-Broer K.H. // Surf. Sci. Rep. 2011. V. 66 (10). P. 347. https://doi.org/10.1016/j.surfrep.2011.05.002
  18. Troyanov S.I., Dimitrov A., Kemnitz E. // Angewandte Chemie. 2006. V. 118 (12). P. 2005. https://doi.org/10.1002/ange.200503964
  19. Gruzinskaya N.I., Aleshina V.E., Borshchevskii A.Ya., Troyanov S.I., Sidorov L.N. // Rus. J. Phys. Chem. A. 2007. V. 81. P. 312. https://doi.org/10.1134/S003602440702029X
  20. Khatymov R.V., Markov V.Y., Tuktarov R.F., Ioffe I.N., Muftakhov M.V., Avdoshenko S.M., Pogulay A.V., Sidorov L.N. // Int. J. Mass Spectrometry. 2008. V. 272. P. 119. https://doi.org/10.1016/j.ijms.2008.01.007
  21. Wang J., Zhang K., Zhang L., Wang F., Zhang J., Zheng W. // Appl. Surf. Sci. 2018. V. 457. P. 388. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.06.249
  22. Wang J., Ma J., Huang W., Wang L., He H., Liu, C. // Surf. Coat. Technol. 2017. V. 316. P. 22. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.02.065
  23. Zhang L., Wang F., Qiang L., Gao K., Zhang B., Zhang, J. // RSC Advances, 2015. V. 5(13), P. 9635. https://doi.org/10.1039/C4RA14078H
  24. Chen X., Wang X., Fang D. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures, 2020. V.28 (12), P. 1048. https://doi.org/10.1080/1536383X.2020.1794851
  25. Lin Y.H., Syue Y.C., Lin H.D., Chen U.S., Chang Y.S., Chen J.R., Shih H.C. // Appl. Surf. Sci. 2008. V. 255. P. 2139. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.07.084
  26. Ferrari A.C., Robertson J. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. P. 14095. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.14095
  27. Ferrari A.C. // Surf. Coat. Technol. 2004. V. 180. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.10.146
  28. Mallet-Ladeira P., Puech P., Toulouse C., Cazayous M., Ratel-Ramond N., Weisbecker P., Vignoles G.L., Monthioux M. // Carbon. 2014. V. 80. P. 629. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2014.09.006
  29. Ostrovskaya L.Y. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2009. V. 9. P. 3665. https://doi.org/10.1166/jnn.2009.NS48
  30. Zhang L., Zong X., Guo F., He B., Yuan X. // Coatings. 2020. V. 10. P. 878. https://doi.org/10.3390/coatings10090878
  31. Bhattacharyya D., Depci T., Assemi S., Prisbrey K., Miller J.D. // ECS Transactions. 2015. V. 66 (14). P. 45. https://doi.org/10.1149/06614.0045ecst

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024