類石墨碳（graphite-like carbon, GLC）涂層是一種以sp2鍵為主要化學鍵結構的非晶碳質涂層材料，在眾多非晶碳基涂層材料中以其適中的強韌匹配以及良好的多環境自適應減磨耐磨特性而備受關注。特別是其在濕度或有水環境中的低摩擦與低磨損特性，有效克服了傳統非晶碳基涂層或類金剛石涂層摩擦學水分子敏感性，為濕度或有水環境機械運動基礎件的延壽、防護與可靠性提升開辟了新的技術途徑。英國Teer公司、澳大利亞悉尼大學、中國科學院蘭州化學物理研究所等機構均有研發團隊先后就GLC涂層濕度或淡水環境摩擦學行為進行系統研究，初步為GLC涂層在濕度氣氛或水基流體環境中的摩擦學應用奠定了科學基礎。

　　近年來，中國科學院寧波材料技術與工程研究所/中科院海洋新材料與應用技術重點實驗室海洋功能材料研究團隊王永欣等人鑒于現代海洋工業對高性能耐磨防護涂層的迫切需求以及GLC涂層在水基流體環境摩擦學防護應用方面的潛在優勢，進一步深入開展了GLC涂層在海水環境中的摩擦學研究工作。該研究小組從GLC涂層不同尺度或維度結構特征設計入手，首先順利實現了對涂層化學鍵組成及其團聚特征、過渡層形式及其納米結構和織構化形貌及其尺寸密度等結構特征的可控構造，進而系統研究了GLC涂層不同維度結構特征與其海水環境摩擦學特性之間的作用關系，隨后重點分析了GLC涂層在海水環境中的摩擦減磨機理和磨損損傷機制，最終初步形成了高性能海水環境用GLC涂層低摩擦低磨損的跨尺度多維結構設計方法。研究結果顯示，磁控濺射靶能量密度在0.040W/mm2時所獲得的化學鍵組成及其團聚特征可使單層GLC涂層在海水環境中獲得最佳的綜合摩擦學性能，而硬質顆粒增強納米互鎖漸變過渡層結構可使復合GLC涂層在海水環境中具備最高的摩擦學承載能力，特定尺寸與密度微坑織構可顯著降低多維GLC涂層在海水環境中的摩擦系數和磨損損傷。

　　該部分研究工作得到了國家自然科學基金（51202261）、國家“973”計劃項目子課題（2013CB632302）以及中國博士后科學基金（2013T60610）等項目資助支持，先后在Surface & Coating Technology、Tribology International、《摩擦學學報》等國內外專業學術期刊上發表論文10余篇，申請發明專利5件。基于一系列研究成果和重要結論，該涂層材料技術受到了海工、核電、液壓、閥門、傳動等行業用戶的高度關注，并已與相關用戶單位共建聯合實驗室或研發中心多個，有針對性的實用化技術開發工作正在穩步推進。

類石墨碳涂層多維結構設計及其海水環境摩擦學性能