Diamant-wie kohlenstoff beschichtung unter ölsäure schmierung: Beweise für graphene oxid bildung in superlow reibung

Reibung ergebnisse

Abbildung 1 vergleicht die reibung ergebnisse für die vier möglich DLC konfigurationen unter ölsäure schmierung bei umgebungs temperatur (RH von 45%); die test ergebnisse wurden erhalten durch verringerung der schiebe geschwindigkeit schritt durch schritt von 100mm/s zu 0,01 mm/s. Die für Stahl / Stahl-Reibpaare erhaltenen Ergebnisse sind ebenfalls in der Abbildung zum Vergleich dargestellt. Jeder Reibversuch wurde dreimal durchgeführt und die Reproduzierbarkeit war recht gut. Die Werte in den Kurven sind der Durchschnittswert dieser drei Messungen. Diese Ergebnisse sind wie eine Stribeck-Kurve geformt und zeigen die verschiedenen Regime, die typischerweise bei einem solchen Schmierversuch auftreten, nämlich elastohydrodynamische Schmierung (EHL) über 100 mm / s, Grenzschmierung (BL) unter 10 mm / s und Mischschmierung (ML) zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten. Typischerweise wird das Superschmierstoffregime durch Reibungskoeffizientenwerte unter 0,0124 definiert. Unter strengeren Randschmierbedingungen wurde bisher noch nie eine Superschmierfähigkeit erreicht, aber CoF unter 0,04 ist für das Grenzregime ungewöhnlich niedrig.

Für ta-C-Paare werden EHL-Bedingungen (λ > 3) erreicht, wie mit dem roten Kreis dargestellt, und ML-Bedingungen (1 < λ < 3) sind mit dem gestrichelten roten Kreis dargestellt. Nur das Reibpaar ta-C weist eine Superschmierfähigkeit auf. Die (zur Verdeutlichung nicht dargestellten) Fehlerbalken betragen etwa ±0,005 für Reibungswerte zwischen 0,04 und 0,1 bzw. ±0,003 für CoF unter 0,01.

Offensichtlich wurden erstaunliche Reibungsergebnisse für das ta-C-beschichtete Paar erhalten, und wir werden uns im folgenden Abschnitt auf diesen Fall konzentrieren. Bei allen Drehzahlen waren die Reibungskoeffizienten unter Ölsäureschmierung für das Ta-C-Paar viel niedriger als die Reibungskoeffizienten für das a-C: H-Paar sowie für die gemischten ta-C / a-C: H- und a-C: H / ta-C-Kombinationen. Die ta-C-Beschichtung wird durch gefilterte PVD-Abscheidungstechnik erhalten und benötigt nach der Abscheidung kein Polieren. Es ist so glatt wie die hydrierte DLC-Beschichtung, a-C: H (siehe Testmethode im Abschnitt zusätzliche Informationen). Die ta-C-Dicke liegt nahe bei 300 nm und wurde unter Verwendung von Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) an einem Probenquerschnitt bestimmt, der durch FIB (Focused Ion Beam) nanomaschiniert wurde. Im Vergleich dazu zeigt das Stahl/Stahl-Paar das schlechteste Verhalten. Der superniedrige Reibungskoeffizient von etwa 0,005 für ta-C oberhalb einer Gleitgeschwindigkeit von 50 mm / s gehört zum Mischschmierregime. Wir haben die EHL-Schichtdicke unter Verwendung der Dowson-Gleichung berechnet25 Gleichungen und wir haben auch in Abb. 1 einige interessante Lambda-Werte (Verhältnis zwischen Schichtdicke und Verbundrauheit der beiden Oberflächen). In der Tat ergibt eine Berechnung der minimalen Filmdicke in der Kontaktzone bei 50 mm / s Geschwindigkeit einen Wert von ungefähr 20 nm und ein Lambda-Verhältnis von 2 (die Filmdicke geteilt durch die zusammengesetzte Rauheit der beiden Oberflächen, d. H. In unserem Fall 10 nm).

Ein Beispiel für Superschmierfähigkeit unter dem Mischschmierregime und konstanter Gleitgeschwindigkeit ist in Abb. 2 für ein ta-C-Reibpaar bei einer konstanten Gleitgeschwindigkeit von 50 mm/s, einem mittleren Anpressdruck von 100 MPa und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 66%. Der Reibungskoeffizient beginnt bei 0,1 und fällt nach einem Test von einigen zehn Sekunden drastisch unter 0,01. Danach blieb das Regime für mindestens 900 s bei diesem sehr niedrigen CoF-Wert. 1, aus dem abnehmenden Geschwindigkeitstest. Wie in Fig. 2 wird solch ein bemerkenswerter superniedriger Reibungskoeffizient für das traditionelle Stahl / Stahl-Paar unter gleichen Schmierbedingungen und mit gleicher Oberflächenrauheit absolut nicht beobachtet. Dieses bemerkenswerte Verhalten kann also nicht nur einem Übergang durch Mixte / EHL-Regime zugeschrieben werden, und die Oberflächenchemie ist sicherlich beteiligt.

PES und XAS werden am Ende dieses Tests durchgeführt und innerhalb und außerhalb der Zylinderverschleißnarbe verglichen.

In einer früheren Arbeit26 haben wir die Rolle der OH-Terminierung von amorphem Kohlenstoff auf die superniedrigen Reibungswerte unter Verwendung der ToF-SIMS-Oberflächenanalyse mit deuterierter Ölsäure als Schmiermittel hervorgehoben. Wir hatten jedoch keine Informationen über die Kristallstruktur der äußersten Oberfläche in dieser Studie. Um hochauflösende chemische und elektronische Informationen zu erhalten, müssen wir daher Techniken mit extrem hoher Oberflächenempfindlichkeit verwenden, wie die in dieser Arbeit verwendeten synchrotronstrahlungsbasierten Methoden. Diese Techniken gewährleisten den bevorzugten Nachweis chemischer Spezies, die in den obersten atomaren Oberflächenschichten vorhanden sind. Wir haben die Photoemissionsspektroskopie (PES) anderen möglichen Techniken wie der Raman-Spektroskopie vorgezogen, da die Tiefenauflösung bei überlagerten kohlenstoffreichen Schichten mit möglichem Hybridisierungsgradienten genauer ist.

In dieser Arbeit ist es unser Ziel, die sehr geringe Scherfestigkeit des Tribofilms auf der Kohlenstoffoberfläche, die zu einem Reibungskoeffizienten unter 0,01 führt, chemisch zu charakterisieren. Die optischen Bilder der Gleitflächen zeigen, dass die Ta-C-Beschichtung auf der Scheibe und dem Zylinder während des Tests nicht delaminiert wird. Nur eine geringfügige Farbänderung erlaubt eine eindeutige Detektion der Kontaktfläche aufgrund einer geringfügigen Verringerung der Schichtdicke durch das Clippen der kollidierenden Unebenheiten. Im Allgemeinen ist die Beobachtung des Restschmiermittels auf der Scheibe nach dem Entfernen des Zylinders interessant. Im Falle von ta-C benetzt das restliche Schmiermittel die abgenutzte Oberfläche an der Innenseite der Verschleißnarbe, was bedeutet, dass der abgenutzte Bereich nach dem Test teilweise hydrophil geworden ist26.

Superlow Friction Mischregime untersucht durch hochauflösende Photoemissionsspektroskopie und weiche Röntgenabsorptionsanalysen

Extreme Oberflächenempfindlichkeit ist erforderlich, um die elektronische und chemische Zusammensetzung vor und nach den kontrollierten Reibungstests zu untersuchen. Wir haben PES mit variabler einfallender Photonenenergie mit weichem XAS kombiniert, um die „Fingerabdrücke“ von Kohlenstoff aufzuzeichnen- und von Sauerstoff abgeleitete Spezies vor und nach den tribochemischen Reaktionen, die an den obersten Oberflächenatomschichten auftreten. Die Kopplung der beiden Techniken zeigt den Grad der Kohlenstoffhybridisierung mit einer sehr hohen Tiefenauflösung (weniger als 1 nm) sowie die Verteilung der vorhandenen Spezies auf der Oberfläche unter Verwendung der mesoskopischen lateralen räumlichen Auflösung; dadurch können wir spektroskopische chemische Informationen innerhalb und außerhalb der Verschleißnarben perfekt unterscheiden (siehe Photoemissionsspektroskopien im Abschnitt zusätzliche Informationen).

Abbildung 3a zeigt ein optisches Bild des gesamten Zylinders, das für den Super-Low-Friction-Test unter den in Abb. 2, zusammen mit einer schematischen Darstellung der auf der Generatrix des Zylinders befindlichen Verschleißnarbe und der verwendeten Röntgenfleckgröße. Die Breite der Verschleißnarbe beträgt ungefähr 50 Mikrometer, was fast der berechneten Hertzschen Kontaktbreite entspricht. Dies deutet darauf hin, dass kein nennenswerter Verschleiß der beiden Reibungsteile vorliegt, sondern nur geringfügige Veränderungen der Oberflächentopographie. Da die Rauheit des Zylinders höher ist als die der Scheibe (siehe Prüfverfahren im Abschnitt zusätzliche Informationen), wird die aufgebrachte Last nicht homogen auf der scheinbaren Kontaktfläche verteilt, sondern hauptsächlich von den rauesten Unebenheiten getragen. Diese Tatsache ist dank des Farbwechsels von Grün zu Rosa, der die reale Kontaktfläche zeigt, deutlich sichtbar. Der Durchmesser des Röntgenstrahls für die PES-Analyse wurde auf ungefähr 50-60 Mikron festgelegt, um ein gutes Signal / Rausch-Verhältnis und eine hohe Energieauflösung zu erreichen (Abb. 3).

( a) optische Mikroskopaufnahmen des abgenutzten ta-C-beschichteten Zylinders nach dem Test unter Dünnfilm-Misch-ML-Bedingungen und Details der Verschleißnarbe auf der Generatrix des Zylinders. Die Größe des Röntgenstrahls für die Oberflächenanalyse wird ebenfalls gezeigt. (b) Zeilenanalyse auf dem C1s Photopeak über die Verschleißnarbe in der Mitte des Zylinders. Innerhalb der Verschleißnarbe ist die Verschiebung des C1s-Peaks zu einer niedrigeren Energie deutlich sichtbar.

Vor der Analyse wurde der Zylinder mit Ultraschall mit n-Heptan gereinigt. Danach wurde es für zwei Wochen im Ultrahochvakuum belassen. Wir bevorzugten die Ultrahochvakuumlösung dem Erhitzen der Probe bei 100 C, um Verunreinigungen und schwach gebundene Moleküle zu desorbieren. Wir führten eine hochauflösende Photoemissionsoberflächenanalyse mit zwei verschiedenen Röntgenenergien durch, um die Tiefenanalyse zu variieren: eine Photonenenergie von 350 eV wurde verwendet, um eine genaue Analyse des Gehalts an Kohlenstoff-verwandten Spezies bei einer hohen Tiefenauflösung durchzuführen (eine effiziente Dämpfungslänge (EAL) von ungefähr 0,65 nm in diesem Fall), und die Analyse der Probenbereiche wurde durch Verwendung eines Photonenflusses von 700 EV abgeschlossen Energie, die es uns ermöglichte, die Verteilung der Kohlenstoff- und sauerstoffassoziierten Spezies mit einer tieferen Eindringtiefe in die Beschichtungen zu untersuchen (eine EAL von ungefähr 1,4 nm für C1s). Zusätzlich wurde die Variation der sp2 / sp3-Charakteristik über die auf der ta-C-Beschichtung gebildete Verschleißnarbe durch kontinuierliche Aufzeichnung der C1s-Kernebene untersucht, die durch einen Zeilenscan in der gesamten Narbe mit extremer Oberflächenempfindlichkeit durchgeführt wurde (unter Verwendung einer einfallenden Photonenenergie von 350 eV, wie in Abb. 3b). Die spektroskopischen Ergebnisse zeigen deutlich die Wirkung der Reibung auf die Struktur von Kohlenstoff in Gegenwart von Ölsäure.

Abbildung 4 zeigt ausgewählte Ergebnisse des C1s-Spektrums; wir vergleichen die Spektren, die innerhalb und außerhalb der Verschleißnarbe aufgezeichnet wurden, zusammen mit dem C 1 s, das auf einem Graphiteinkristall und einer dünnen Schicht Graphen auf SiC aufgezeichnet wurde. Zuerst beobachteten wir das Vorhandensein eines schwachen Peaks, der oxidierten Spezies entspricht27,28 auf dem C1s-Spektrum bei 350 eV, typischerweise C-O bei 286,2 eV mit einem FWHM von 0,82 ± 0,1 eV. Diese oxidierten Spezies sind auch in geringer Konzentration auf dem bei 700 eV aufgezeichneten Spektrum vorhanden, und das C / O-Verhältnis beträgt in beiden Fällen ungefähr 10 Atom-% (Abb. 5).

Oben in der Abbildung sind die Spektren von Graphit- und Graphenproben auch als Referenz für reinen sp2-Kohlenstoff dargestellt. Alle Spektren wurden in demselben Setup aufgenommen, das für die vorliegende Studie verwendet wurde.

Beachten Sie, dass die Strahllinienenergieauflösung für eine einfallende Photonenenergie von 700 eV niedriger ist als für eine einfallende Photonenenergie von 350 eV, daher betragen die FWHM der blauen und grünen Komponenten der C1s-Peaks 1,45 EV ± 0,3 EV bzw. 1,8 eV ± 0,3 eV, die viel größer sind als die bei 350 EV aufgezeichneten (siehe Text). Die FWHM der blauen und rosa Komponenten der O1s-Kernpegelspitzen (linker Bereich der Abbildung) betragen beide 2,0 eV ± 0,3 eV.

Im Folgenden konzentrieren wir uns auf den Teil des C1s-Spektrums, der den C-C-Bindungen in Fig. 4. Die detaillierte Untersuchung des C1s-Spektrums außerhalb der Verschleißnarbe wird von einem starken Peak bei 285,5 ± 0,2 eV mit einem FWHM von 1,09 ± 0,2 eV dominiert, der dem auf der ta-C-Oberfläche vorhandenen sp3-Kohlenstoff (einschließlich C-C und / oder C-H) zugeschrieben wird. Innerhalb der Verschleißnarbe ist der C1s-Peak deutlich um 0,5 eV in Richtung einer niedrigeren Bindungsenergie verschoben und setzt sich aus zwei Beiträgen zusammen. Das Ergebnis der optimalen Anpassung bestätigt, dass der erste Beitrag innerhalb der Narbe bei 284,6 eV mit einem FWHM von 0,7 ± 0,1 eV und der zweite bei 285,2 ± 0,2 eV mit einem FWHM von 0,8 ± 0,1 eV liegt. Der Beitrag bei 284,6 eV kann dem Vorhandensein von reinem sp2-Kohlenstoff wie in Graphen, nicht planaren Kohlenstoffschichten oder Graphit zugeordnet werden. Dies stimmt mit der C1s-Peakposition des reinen sp2-Graphenfilms überein, der unter den gleichen Bedingungen bei 284,5 eV (mit einem FWHM von 0,43 ± 0,1 eV) gemessen wurde, und mit den meisten Werten, die in der Literatur gefunden werden können29.

Abbildung 5 zeigt die gleichen C1s-Spektren, die mit einer höheren Photonenenergie von 700 eV aufgenommen wurden. Beachten Sie, dass die Energieauflösung der Strahllinie bei der einfallenden Photonenenergie von 700 eV niedriger ist als bei 350 eV. Der C1s-Peak liegt bei 285,5 eV außerhalb der Verschleißnarbe und bei 285,2 eV innerhalb der Verschleißnarbe. Die FWHM der blauen und grünen Beiträge der C1s-Peaks betragen 1,45 eV ± 0,3 eV bzw. 1,8 eV ± 0,3 eV, die viel größer sind als die bei 350 EV aufgezeichneten, wie zuvor angegeben. In diesem Fall ist ein Graphenbeitrag bei 284,5 eV nicht erforderlich, um das experimentelle Signal anzupassen. Dies liegt eindeutig daran, dass die Analysentiefe bei 700 eV viel größer (fast doppelt so hoch) ist wie bei 350 eV, und folglich gibt es einen wichtigeren Beitrag des Kohlenstoffs aus dem Untergrund der Ta-C-Beschichtung.

Da die typische EAL von Röntgenstrahlen von einem einfallenden Photon von 700 eV ~ 1,4 nm beträgt, können wir schließen, dass der graphenähnliche Charakter von Kohlenstoffatomen auf der Oberfläche kaum mit dem Vorhandensein eines Graphitkristalls verwechselt werden kann (bei dem es sich um eine 3D-Anordnung mehrerer Graphenblätter handelt). Folglich kann der Oberflächenabschluss des ta-C innerhalb der Narbe aufgrund der extremen Oberflächenempfindlichkeit der bei niedriger Photonenenergie geführten HRPES meist mit einem 2D-graphenoxid-ähnlichen Film als mit einem 3D-Graphit-ähnlichen Film assoziiert werden. Wir stellen fest, dass es schwierig ist, zwischen echten graphenähnlichen Platten mit nur 6-gliedrigen Ringen und nicht planaren Kohlenstoffplatten mit 5-, 6- und 7-gliedrigen Ringen zu unterscheiden. Daher kann die Dicke des graphenartigen Oberflächenfilms auf höchstens 1 nm ± 0,5 nm (d.h. b. maximal zwei oder drei Graphenschichten), was durch 3D-Stacking in HOPG-Graphit kaum möglich ist. Andererseits gibt es Hinweise darauf, dass die ta-C-Struktur durch Reibung in ihrem Untergrund modifiziert ist und dieser Bereich mindestens 2 nm dick ist. Tatsächlich liegt die C1s-Peakenergie bei 285,5 eV für einen sp2-Gehalt von etwa 30% in unberührtem ta-C und bei 284,5 eV für einen SP2-Gehalt von 100% (Fall von Graphen). Unter der Annahme einer linearen Beziehung zwischen dem sp2 / sp3-Gehalt und der Bindungsenergie des C1s-Peaks können wir abschätzen, dass sich die unterirdische Änderung des ta-C (mit einem C1s-Peak bei 285.2 eV) entspricht einer Erhöhung des sp2-Gehaltes um ca.55% (gegenüber 30% im ursprünglichen ta-C). Daher wurde auf dem oberen Teil des ta-C-Materials unter Scherung eine dünne, reichhaltigere sp2-Kohlenstoff-a-C-Struktur gebildet.

Wir beobachten auch einen signifikanten Beitrag von C-O-Bindungen innerhalb der Verschleißnarbe vom C1s-Peak. Dies stimmt mit früheren Studien der Standard-XPS-Analyse26 überein. Abbildung 5 zeigt auch die O1s-Kernwerte, die innerhalb und außerhalb der Narbe mit höherer Bulk-Empfindlichkeit (ein EAL von 2 nm) aufgezeichnet wurden. Die Intensität des Sauerstoffpeaks innerhalb gegenüber seiner Intensität außerhalb der Verschleißnarbe nimmt erheblich zu. In beiden Fällen zeigt das O1s-Kernpegelspektrum zwei Komponenten bei 532,0 ± 0,3 eV bzw. 530,2 ± 0,3 eV. Aus der Anpassung der Peaks ist ersichtlich, dass nur die Intensität der höheren Bindungsenergiekomponente (der rosa Peak links in Fig. 5) erhöht sich um fast 50% in Bezug auf die Intensität außerhalb der Narbe. Diese beiden Komponenten können jeweils als C-O- und C = O-Spezies zugeordnet werden27,28. Die Anreicherung von Hydroxylgruppen auf der Kohlenstoffoberfläche stimmt gut mit den Daten überein, die zuvor mit XPS- und ToF-SIMS-Analysen beobachtet wurden26.

Wie für die NEXAFS-Analyse von Kohlenstoff-abgeleiteten Filmen üblich, werden hochorientierter pyrolytischer Graphit (HOPG) Graphen und GO (Graphenoxid) als Referenzmaterial für die Berechnung und Quantifizierung des sp2- und sp2 / sp3-Gehalts verwendet. Dies ist auf die gut definierte elektronische Struktur und den fast 100% igen sp2-Gehalt von HOPG30,31 zurückzuführen. Im Fall von HOPG sind die π * -Orbitale normal zur Oberfläche ausgerichtet, während das σ * -Orbital entlang der Oberfläche lokalisiert ist. Da das Licht der Synchrotronquelle linear polarisiert ist, sind die Intensitäten der π * – und σ * -Übergänge empfindlich gegenüber der Orientierung dieser Orbitale in Bezug auf den Polarisationsvektor. Bei normalen Einfallswinkeln (≈85 ° in Bezug auf die Normale zur Oberfläche, betrachtet als 90 °) ist der sich ausbreitende elektrische Feldvektor nahezu parallel zur HOPG-Oberfläche und hat eine kleine Projektion auf die π * -Orbitale, was zu einer schwachen Kopplung des Lichtpolarisationsvektors mit der π * -Resonanz führt. Umgekehrt hat der elektrische Feldvektor bei Blickwinkelgeometrien (≈9 °) eine große Projektion auf die π * -Orbitale, was zur maximalen Intensität der π * -Resonanz führt. Um die Orientierungseffekte auf den dem π * -Zustand zugeordneten Intensitätspeak zu eliminieren, wurde eine XAS-Studie in Fig. 6 wurde bei einem Einfallsröntgenwinkel von etwa 45° (magischer Winkel) zur Flächennormalen durchgeführt. In dieser Geometrie sind die Polarisationseffekte der Synchrotronstrahlung, d.h. die Orientierung der graphitischen Schichten von HOPG, vernachlässigbar30,31,32. Die Gesamtelektronenausbeute (TEY) -Signale wurden unter Verwendung der Intensität des einfallenden Strahls normalisiert, die aus der Photoemissionsausbeute eines sauberen Au-Gitters erhalten wurde, das gleichzeitig mit der Aufnahme der Spektren von Proben aufgezeichnet wird. Die Normalisierung wurde durchgeführt, um die Auswirkungen von Schwankungen der einfallenden Strahlintensität und der Absorptionsmerkmale, die sich aus dem Monochromator ergeben, zu eliminieren.

( a) XAS-Spektren der CK-Kante innerhalb und außerhalb der Verschleißnarbe. Am oberen Rand der Abbildung sind die Spektren von Graphit- und Graphen- und Graphenoxidproben aufgetragen (b) Das Spektrum, das den Unterschied zeigt, wird angepasst, um die verschiedenen Komponenten zu zeigen.

Abbildung 6 zeigt die NEXAFS-Spektren der CK-Kante, die außerhalb und innerhalb der Verschleißnarbe aufgezeichnet wurden. Es zeigt auch die Differenz, die durch Subtraktion der beiden Spektren erhalten wird. Bei höheren Photonenenergien über 290 eV wird das XAS-Spektrum durch den 1s-σ *-Übergang von sp3-Kohlenstoff dominiert. Wir werden uns auf die beobachteten Übergänge zwischen 285 eV und 290 eV konzentrieren. In diesem Energiebereich beobachten wir den schwachen Absorptionspeak, der durch den sp2-C 1s-π * -Übergang bei 285,4 eV induziert wird. Es ist wahrscheinlich, dass das graphitische Material an der in Gleitrichtung orientierten Oberseite liegt, so dass der Übergang von 1s-π * nicht vollständig abgeschreckt ist und die Intensität im Vergleich zu der eines parallelen Einfalls deutlich verringert ist. Eine andere Erklärung kann das Vorhandensein von nicht-planaren sp2-Platten (mit 5, 6 und 7-gliedrigen Ringen) anstelle von planarem Graphen sein. Andere Übergänge zwischen 286 eV und 288 eV sind 1s-σ*(C-O) entsprechend den Epoxy- und Hydroxylgruppen und 1s-σ* (C =O) entsprechend den Carbonylgruppen zugeordnet. Diese oxidierten Spezies sind chemisch an die Basalebene gebunden.

Um die Konsequenz der Reibung zu zeigen, wurde das außerhalb der Verschleißnarbe aufgezeichnete Spektrum von dem innerhalb der Narbe aufgezeichneten Spektrum subtrahiert (Abb. 6b). Der Unterschied zeigt deutlich, dass zwei Hauptbeiträge innerhalb der Verschleißnarbe verstärkt werden: die 1s-π * -Übergänge entsprechen sp2 Kohlenstoff in der Nähe von 285 eV und der Beitrag bei ungefähr 286,5 eV, der typischerweise die Energien der 1s-σ * -Übergänge darstellt, die Sauerstoff abgeleiteten Spezies wie Alkohol und phenolischen Spezies entsprechen, gemäß Literatur. Obwohl es schwierig ist, nur aus der XAS-Analyse Schlussfolgerungen zu ziehen, stimmen unsere Spektren gut mit denen von Graphenoxid (GO) überein, die von Da Zhan32 veröffentlicht und unter ähnlichen Bedingungen aufgezeichnet wurden.

Durch die Kombination von HRPES- und XAS-Analysen haben wir daher starke Hinweise darauf, dass die geriebene Ta-C-Oberfläche unter Schmierung mit Ölsäure zu einer amorphen sp2-reichen Kohlenstoffstruktur (AC) wird, die mit einem nanometerdicken Graphenfilm mit einer planaren Struktur abgeschlossen ist, die hauptsächlich durch OH-Gruppen schwach oxidiert wird (ungefähr 10 Atom-%). Eine solche Struktur ist schematisch in dem in Fig. 7. Der Vorteil dieser Beschichtung gegenüber der herkömmlichen A-C: H-Beschichtung scheint zu sein, dass tribochemische Reaktionen durch das Ölsäure-Schmiermittel induziert werden. Folglich atomar glatte, teilweise oxidiert graphen-wie strukturen erstellt an der beschichtung top oberfläche leisten stabile superlow reibung regime.

Die rosa Bereiche entsprechen der realen Kontaktfläche zwischen den beiden Antagonisten. Die grünen Teile sind berührungslose Bereiche.