262 / 2021-06-07 11:15:06

结构超滑状态低维界面摩擦的电子起源

 认识摩擦的起源以指导润滑材料的结构设计，对于摩擦学追求的降低摩擦以减小磨损的润滑工程具有重要的意义。基于低维材料表界面微弱的相互作用和非公度接触而设计的结构超润滑作为固体润滑工程中最为经典的润滑策略之一，正是“P-T模型”到“RI模型”润滑理论发展促进摩擦学预测走向实验、甚至应用的典型案例。尽管“P-T模型”和“RI模型”能够为低维表界面非公度接触下结构超润滑性提供定性的判断，然而在面临应用设计（如“结构超润滑纳米发电机”，设及表/界面的电荷转移）时，当前的结构超润滑机理则不足以胜任理论指导。因此，该研究以低维表界面出现结构润滑性的三种结构设计—异质结晶格失配、同质结旋转失配和纳米管运动约束—为研究对象、以相对运动表界面间电荷分布作为非公度结构和超润滑之间的媒介，揭示了结构超润滑性更为普遍的电子尺度的润滑机制—微弱的相互作用和非公度接触共同抑制摩擦界面间的电荷密度波动才是结构超润滑性出现的根本原因 认识摩擦的起源以指导润滑材料的结构设计，对于摩擦学追求的降低摩擦以减小磨损的润滑工程具有重要的意义。基于低维材料表界面微弱的相互作用和非公度接触而设计的结构超润滑作为固体润滑工程中最为经典的润滑策略之一，正是“P-T模型”到“RI模型”润滑理论发展促进摩擦学预测走向实验、甚至应用的典型案例。尽管“P-T模型”和“RI模型”能够为低维表界面非公度接触下结构超润滑性提供定性的判断，然而在面临应用设计（如“结构超润滑纳米发电机”，设及表/界面的电荷转移）时，当前的结构超润滑机理则不足以胜任理论指导。因此，该研究以低维表界面出现结构润滑性的三种结构设计—异质结晶格失配、同质结旋转失配和纳米管运动约束—为研究对象、以相对运动表界面间电荷分布作为非公度结构和超润滑之间的媒介，揭示了结构超润滑性更为普遍的电子尺度的润滑机制—微弱的相互作用和非公度接触共同抑制摩擦界面间的电荷密度波动才是结构超润滑性出现的根本原因。