对于现在实际的工业生产，硬度依然是人们最看重也是最实际的指标，当然，材料的其他性能如韧性，高温抗氧化性，在极端环境下的化学稳定性等也是十分重要的。对于不同的用途的材料，人们对其要求也不尽相同，比如有些材料的摩擦系数、磨损率、导热系数和附着强度也十分重要。总的来说，使用何种薄膜材料技术还是由不同的环境决定的[5]。

1。2 纳米薄膜的种类、研究现状和发展方向

1。2。1 单元和多元纳米薄膜

    氮化钛和碳化钛是是属于最初出现的薄膜材料，也是全球范围内应用十分广泛的薄膜，它们十分的坚硬，摩擦系数非常的小和不会轻易被摩擦破坏。多元薄膜是通过在碳化钛或氮化钛薄膜中加入其它元素制备出来的，使涂层的综合性能得以提高。加入铝、铬和钇能使抗氧化性提高，加入锆、钒、硼和铪使抗磨损性得到提高，加入硅来提高硬度和抗化学扩散。典型的多元薄膜比如氮化铝钛，与单一的氮化钛比较它的高温抗氧化性有了非常大的升高，如果用来制备各种工具或者涂层，其使用期限能是氮化钛的四到五倍。Ti(C,N)或氮化铝钛是现在最常用的多元薄膜。

1。2。2 多层薄膜

    二种或以上有差异的晶体或粒子纤维构成的涂层就是多元涂层。而多层涂层是由完全不相同的的材料重复组合排列而形成的，其层数至少为二。PLAIIT公司的氮化钛铝/氮化硅复合膜，其结构为三纳米的氮化钛铝晶粒镶刻在非晶态的Si3N4中，摩擦系数为0。45，硬度达45GPa。能承受的最高温度达一千一百摄氏度。

   实验室中研发的的多层薄膜，有许多类型，可分为：类金刚石系列及金属/金属系列、氮化物/氮化物系列、金属/氮(碳)化物系列等。虽然这些研究的理论成果已经非常成熟，但还并没有投入到实际的生产应用中。

1。2。2。1 氮化物/氮化物系列纳米多层膜

     熔点非常的高、十分坚硬、在高温下能够持续保持稳定、很难被氧化或者腐蚀是氮化物的强势之处。氮化物/氮化物系列是被研究最多的纳米多层膜,大部分多层膜会出现高硬现象。这类纳米多层膜如果按照结构来区分的话，主要有两种，同构和异构纳米多层膜。对于同构氮化物/氮化物多层膜来说，它们晶体之间的结构是相似的还有它们都具备相同的滑移系统。例如氮化钛, 氮化锆等过渡族金属氮化物。它们都属于立方结构且具有极高的硬度,多层膜会出现高硬度现象如果用气象沉积的技术被沉积的话。

1。2。2。2 金属/氮(或碳)化物系列

         金属/氮(或碳)化物系列也属于被广泛研究的一种纳米多层涂层，时常会引起超硬现象。发生这一现象的原因一是由于氮化物与金属的结构与系统都存在着比较大的差异，这一差异使裂纹无法继续变大以及制止了位错发生滑移;二是具有良金属与硬的氮化物形成的一种结构叫做层状结构,此种结构使得硬度得到提高，因为软金属具有良好的延伸性，这也使得硬度变大。钛/氮化钛近年来被广泛研究,包含多种实验参数和方法。论文网

1。2。2。3  类金刚石系列纳米多层膜

       金刚石的优良性能很多,如十分的坚硬、很高的弹性模量、较低的摩擦系数都在类金刚石薄膜上体现了出来,但处理类金刚石膜时会出现较大的内部应力,但是它在与基体的结合时会出现分离脱离现象，因为沉积类金刚石薄膜时产生了比较大的内应力。研究人员尝试借助界面设计,使用类金刚石薄膜和其他材料构成的多层化结构,降低了内应力,使之与基体间结合力变强,增强了摩擦磨损性能。