СНТ связана с истощением запаса водорода в покрытии вследствие
его десорбции в результате трения, т.е. трибодесорбции. Проведен-
ный анализ показывает, что трение может инициировать различные
механизмы десорбции свободного и связанного углерода: выход мо-
лекулярного водорода из нанопор, вытеснение свободного адсорбиро-
ванного водорода вследствие коллапса нанопор при sp
3
–sp
2
фазовом
превращении, разрыв С–СН- и С–СН
2
-связей в результате фазового
превращения и последующие химические реакции образовавшихся
радикалов с адсорбированным водородом и между собой и др. Для
выяснения механизмов возникновения режима СНТ и причин его пре-
кращения необходимо исследовать механизмы и кинетику десорбции
водорода из покрытия при трении в вакууме.
Ранее трибодесорбция, а также близкая к ней фрактоэмиссия ней-
тральных частиц, т.е. эмиссия атомов, молекул, кластеров и радика-
лов при раскалывании и разрушении материалов, исследовалась для
различных металлов, керамик, полимеров и минералов как в форме
объемных образцов, так и покрытий на поверхности [10–24]. В ра-
ботах [25–27] описаны методика и экспериментальное оборудование
для исследования весьма малых и прерывистых потоков трибодесорб-
ции с использованием сверхвысоковакуумной системы, оснащенной
масс-спектрометром и вакуумметром. Эмиссию газов из углеродных
материалов исследовали в основном для графита и природного угля в
целях выяснения причин метанообразования в угольных пластах [28].
Эмиссия газов из других аллотропных форм углерода, а также в ваку-
уме изучена слабо. В настоящей работе проведены первые измерения
состава десорбирующихся при трении газов, а также исследована кор-
реляция между изменением силы трения и интенсивностью десорбции
углеродных покрытий в вакууме в целях совместного изучения тре-
ния и трибодесорбции газов, а также изучения причин возникновения
и прекращения режима СНТ.
Эксперимент.
Десорбцию газов при трении (трибодесорбцию) ис-
следовали для двух видов покрытий типа a-C:H, нанесенных мето-
дом химического осаждения паров в плазме тлеющего разряда на по-
лированные подложки из монокристаллического кремния. Подробное
описание процесса нанесения приведено в работе [29]. Покрытие на-
носили при двух значениях потенциала подложки: – 500 и – 800 В. В
работе исследовано влияние потенциала поляризации на структуру по-
крытий, содержание в них водорода, прочностные и трибологические
свойства. Некоторые характеристики этих образцов приведены ниже.
Экспериментальные исследования проводились на специальном
сверхвысоковакуумном стенде, схема которого показана на рис. 1.
Стенд оснащен вакуумной камерой
1
, газ из которой откачивался при
помощи механического
5
и тубомолекулярного
6
насосов. Давление
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2008. № 3 55
