当今社会在能源节约，环境，经济以及安全等方面都在强调机械设备中控制摩擦磨损的重要性。油润滑是控制摩擦磨损最常见的方法之一。然而，由于环境原因以及滑油在接触区域的保存、老化、循环、存储污染等问题，液体润滑并不常用。表面工程是指通过表面沉积或表面处理的方法改变接触表面的特性，表面工程的出现提供了另一种有效控制摩擦磨损的方法。

给表面镀上一层薄膜会改变表面材料特性并且对于控制摩擦磨损非常重要。摩擦磨损机理可以简化为，由粘着，犁削和迟滞引起的摩擦以及由粘着，磨粒和疲劳与材料断裂混合产生的磨损。摩擦化学，表面物理效应以及表面疲劳被认为仅是表面材料改性的机理因为这些现象发生在材料断裂之前。

20世纪80年代，硬质陶瓷薄膜 (TiN，TiC)作为刀具的表层在制造业广泛使用，使磨损率降低了一到二个数量级或者更多。20世纪90年代，人们研究了低摩擦薄膜(金刚石，类金刚石DLC)，并其中的一些已经作为商业用途。其摩擦磨损性能同样比早期的方法降低了一到二个数量级，在那些要求表面具有低摩擦磨损特性的机械零部件中，低摩擦薄膜非常适用。进入21世纪初，很多研发工作集中在采用可控的方法改善薄膜的表面结构，包括开发不同的多元纳米结构薄膜，例如多层膜，成份膜、掺杂膜，以及纳米复合薄膜等。

为何工件表面镀上金刚石和DLC薄膜是可以降低工件摩擦非常有效的方法呢？

对于类金刚石涂层，微凸体间相互影响对于粗糙表面是重要的，对于工程光滑表面石墨化是主要的机理而悬空键的氢化对于理光滑表面至关重要。对于比较粗糙的DLC涂层表面，表面的石墨化很重要;转移层的组织强化，表面石墨化对于光滑工程表面至关重要，物理光滑表面的超润滑特性可以通过悬空键的氢化解释。对于主要的表面参数进行分析是建立表面模型的基础，这些参数包括表面、薄膜、薄膜/基体之间的界面以及基体的弹性，塑性以及断裂行为。对裂纹扩展进行应力密度分析结果表明:考虑三种载荷模式，裂纹间距和裂纹位置很重要，而裂纹方向，裂纹区域的位置以及载荷双轴性的影响则比较小。阐述了在薄膜/基体界面上以及裂痕周围怎样利用表面3D有限元模型得到纳尺度的应力和应变值，为降低磨损以及降低工件表面摩擦系数的产生提供依据。目前类金刚石涂层的摩擦系数一般在0.05-0.1之间，这对于古时代用于油润滑来说是非常大的进步。