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纳米尺度材料的热激发磨损

材料的宏观磨损行为一般用Archard’s经验模型描述，但是其机理在科学界争论还很大。原子尺度的磨损是研究机理的主要手段，单原子的磨损一般是基于热激活断键过程，横向力和温度都可以辅助原子的磨损，然而截至目前还没有直接的实验证据。我们在超高真空条件下通过金刚石探针在材料表面往复滑动，发现了两种不同的磨损方式：在低温下，磨损槽的深度随着接触时间和温度的增加而单调增加，这与热激活的Arrhenius动力学完全一致。但是，高于某个温度阈值时，磨损槽内部会出现很多周期性的波纹结构，并且总磨损量几乎与温度无关，这主要源于高温下磨损原子的表面扩散和重新键合。最后，我们表明，通过适当的磨损堆深度校正，甚至可以通过简单的Arrhenius模型来描述高温磨损数据。