非晶碳膜薄膜得益于碳元素成键结构的灵活性，通过合理调控沉积工艺可以进入“超滑”状态，表现出近零磨损和超低摩擦。然而，极端载荷条件下非晶碳膜薄膜寿命会显著下降，通过薄膜的结构调控以匹配极端工况下超滑界面所需自润滑结构的建立条件是解决上述问题的关键。本研究提供了一种多元素掺杂类石墨复合碳膜（GLC）与含氢类聚合物碳膜（PLCH）合理配伍，解决了超高压强（≥2GPa）下超滑失效、膜基结合力不足及异质界面失配问题。首先，基于闭合场非平衡磁控溅射技术构建了一种新型铝硅钛掺杂GLC涂层结构，主要分为过渡层和工作层两层，其中，过渡层分为纯钛打底层和铝硅元素含量梯度增加、钛元素含量梯度减少的梯度过渡层，从而有效提高薄膜与基底的结合力以及过渡层的承载性和润滑性；工作层则通过改变靶电流，获得铝的原子百分比为5% - 15%，硅的原子百分比为1% - 4%，钛的原子百分比为2% - 8%的一系列涂层。然后，探究元素掺杂含量、极端接触应力对薄膜自润滑性能的影响规律，分析了不同润滑界面及接触应力诱导的界面成键结构及剪切应力演化行为。最后，揭示了类聚合物结构、多元素掺杂类石墨结构及洋葱状碳对薄膜超滑的影响机理。最终，实现了薄膜2 GPa以上极端接触应力下的大气超滑。
 

GLC；PLCH；多元素掺杂；重载；超滑