研究亮点：本研究首次通过将纳米划痕与拉曼映射相结合来阐明涂层复杂的摩擦学行为，强调了原位分析的重要性。这些见解加深了对涂层在机械应力下的机械耐久性和保护能力的理解，对于为各种工业应用设计高效、耐磨、低摩擦的多层涂层至关重要。

研究背景：

1、多层涂层中的碳层可以提高承载能力和氧化抗力，促进层层磨损机制，延长多层涂层的使用寿命，这对提高其摩擦学性能至关重要。

2、为了研究碳层在多层涂层中的作用，本研究通过原位摩擦试验和纳米划痕试验，全面考察了单层MoS2和多层MoS2/C涂层的摩擦学行为。

研究思路：

通过结合原位摩擦试验和纳米划痕试验，并在划痕轨迹上进行拉曼映射，详细研究了单层MoS2和多层MoS2/C涂层的摩擦学性能。本研究利用原位摩擦学分析来评估典型的固体润滑材料，特别关注碳中间层在多层涂层中的关键作用。此外，纳米划痕测试用于精确测量划痕深度和摩擦系数，为涂层的机械响应和抗变形性提供了有价值的见解。这项研究的主要目标不仅是进行比较分析，而且要阐明与单层涂层相比，具有碳中间层的多层涂层具有优异的摩擦学性能的基本特性和相互作用。

主要结论：

1、碳层的引入显著提高了多层MoS2/C涂层的摩擦学性能，通过减少MoS2的氧化速率、改善载荷分布和延迟涂层失效的开始，从而增强了涂层的抗磨损寿命和承载能力。

2、多层MoS2/C涂层的使用寿命达到了80,000周期，比单层MoS2涂层的55,000周期提高了45%。关键载荷从8 mN增加到18 mN，表明去除抗力提高了125%。

3、通过原位分析结合纳米划痕和拉曼映射，本研究强调了对涂层复杂摩擦学行为的理解，这些见解对于设计高效、耐磨损、低摩擦的多层涂层至关重要。

文章信息：

1、Yuzhen Liu, Kai Le, Jae-Ho Han, Hao Teng, Zhixin Xiu, Young Chan Jung, Shusheng Xu, Dae-Eun Kim. Understanding the influence of carbon interlayers on material removal and tribochemical evolution in multilayer coatings through In-Situ analysis[J]. Carbon, 2024, 119593, ISSN 0008-6223.

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.119593.

2、作者团队来自中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室、烟台先进材料与绿色制造山东实验室、韩国首尔延世大学机械工程系和烟台中科先进材料与绿色化学工程研究所。