薄膜材料是处于某种状态的一种或几种物质（原材料）的基团以物理方式附着于衬底材料表面，或以化学方式生成沉积物，在衬底材料表面形成的一层新物质。薄膜厚度定义不一，有的将0.01～1微米称为薄膜；有的则以25微米为界，小于25微米为薄膜，大于25微米为厚膜。表面薄膜制备技术意义在于通过薄膜涂覆改善基体材料性能，改变其功能。特别是在航空领域，不改变基材种类、强度、形状的基础上通过薄膜实现构件表面新的功能、形成更好的耐磨性、润滑性、耐腐蚀性等，并提升飞机、发动机制造工艺。

表面薄膜制备技术概念最早可追溯至古代金叶打造这种工艺。埃及人通过捶打方式将黄金块体延展成树叶状，同时对其化学降解抵抗作用、装饰作用有了深入认识。发现最早的黄金叶可追溯至埃及第十八王朝（前1567～前1320），厚度仅为0.8微米，同时也发现了大量金属镀金附着在光滑的蜡或涂有树脂的木材表面，成为薄膜的最早呈现方式。随后发展了装饰铜或青铜雕像的冷水银镀膜工艺，通过金属表面的抛光，将铜溶解在汞中，在金属表面形成非常薄的汞合金薄膜，随后将金叶冷压至其表面，与汞结合。在西班牙人征服印加人之后发现了大量0.5到2微米厚黄金覆盖的铜金属。这一工艺在古代世界不同地方不断发展，从业者逐渐关心基底附着力、薄膜纯度、表面预处理、涂膜均匀性、元素间反应，不断发展相关的表面薄膜制备技术。

表面薄膜制备包括源蒸发、迁移和凝聚三个环节。源蒸发的作用是提供镀膜的材料(或镀膜材料中的某种组分)，通过物理或化学的方法使镀膜材料成为气态物质。迁移过程是在气相中进行的，在气态物质迁移时，为了保证膜层的质量，一般都是在真空或惰性气氛中进行，并施加电场、磁场或高频等外界条件来进行活化，以增加到达基底上的气态物质的能量，提供气态物质发生反应的能量，即提供气态物质反应的激活能。凝聚是薄膜在基底上的形成过程，它包括膜的形核、长大，膜与基底表面的相互作用等。膜的生长模式有二维层状、三维岛状、层状-岛状（stranski-krastanov，SK）和台阶流模式。

薄膜的四种生长模式

薄膜制作时还在基底上施加电场、磁场、离子束轰击等辅助手段，目的都是为了控制凝聚成膜的质量和性能。

表面薄膜制备技术涉及的基体材料不仅有金属材料，也包括无机非金属材料、有机高分子材料及复合材料等。薄膜种类从简单的单质金属，逐渐发展了二元、三元、多元组分的薄膜，膜厚可进行精确控制；薄膜成分及比例可调，致密性好、纯度高、膜层均匀。

表面薄膜制备技术主要包括物理方法和化学方法。物理方法是将原料以物理方法气体化，并以物理方式沉积附着在基底材料表面形成薄膜的方法，统称为物理气相沉积法。根据物理沉积的机制，物理气相沉积法又分为真空蒸发镀膜技术、真空溅射镀膜、离子镀膜和分子束外延等。化学方法主要包括化学气相沉积、化学防腐镀膜等。化学气相沉积是通过化学反应过程在衬底表面形成薄膜，如热分解反应、氢还原反应、金属还原反应、氧化反应、加水反应、光催化及光解反应等。要使化学气相沉积薄膜能顺利进行，需有不同的外在条件，包括高沉积温度、反应介质、催化剂等；反应物必须有足够高的蒸汽压；反应生成物除了所需的沉积物为固态外，其余都必须为气态。此外，沉积物与基片本身的蒸汽压应足够低，以保证在整个反应过程中能保持在加热基体表面。化学防腐镀膜是通过一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质在一定条件下，借助气相、液相作用集聚在基片上，通过化学反应生成所需的薄膜。它可以方便控制薄膜组成，制备各种单质、化合物、氧化物和氮化物，甚至一些全新结构的薄膜，或形成不同薄膜组分。

针对航空领域构件表面腐蚀防护、冲蚀防护、复杂环境下的耐磨润滑防护需求的增加，构件表面电导、绝缘屏蔽等功能要求不断细化，薄膜的质量控制要求、结构控制要求不断强化，使得多源、多工艺复合薄膜制备技术成为关键。多种离子源可增强薄膜制备过程中气体、靶材的离化，形成高等离子密度环境，而多种工艺复合可调控薄膜与基体间的生长过程，同时形成更好的层结构复合加工。其特点是沉积温度低、膜与基材结合强度高、成膜速度快。

表面薄膜制备技术可用于耐蚀、耐磨、耐冲刷等防护及导电、绝缘等表面功能化的实现。应用领域包括机加工工具、芯片及大规模集成电、汽车发动机、航空飞机发动机、航天火箭、导弹及卫星等。在航空领域，发动机压气机叶片、叶盘、燃油机匣的止推轴承等应用了大量的耐磨、润滑及耐冲蚀薄膜；在飞机轴类、起落架、推力销等结构部位，也对耐磨润滑、防微动磨损的薄膜进行了验证。随着航空走入深海，腐蚀环境下的耐磨、润滑、耐冲蚀防护及功能化薄膜成为新的发展方向。其技术的发展研究有：①表面薄膜材料的结构设计与组分调控。主要针对多层梯度薄膜、多元掺杂复合薄膜等制备，微钠尺度表面/界面的微加工及调控；②高强韧、大尺寸、质量好的新型表面薄膜技术的开发。主要研究高能离子源强刻蚀工艺等，切实掌握复杂表/界面薄膜的生长机制和缺陷形成过程，实现表面薄膜的大尺寸和高质量制备；③先进多功能表面薄膜的制备研究。主要研究材料表面薄膜的功能化结构设计和缺陷调控，实现多功能、低成本表面薄膜的制备技术。