第十四届全国表面工程大会

376 / 2022-10-07 10:01:25

基于摩尔图案调控二维材料层间超润滑特性

超润滑；二维材料；摩尔图案；分子动力学模拟

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摩擦引起的机器零部件磨损通常会导致系统可靠性和使用寿命的显著降低，甚至引发灾难性事故。近年来，国内外研究人员已经成功在不同材料体系中实现了理论意义上的“结构超润滑”，即当两个晶面非公度接触时，其静摩擦力有可能为零或几乎为零，摩擦系数低于0.001或几乎不发生磨损。然而，目前仍缺乏针对超润滑界面调控机制的研究。以金属Pb基底上的双层石墨烯为例，结合分子动力学模拟和第一性原理计算建立了进行剪切滑动模拟并考察其界面作用，发现其摩擦特性强烈依赖于界面原子的错配度，当界面原子错配度分布接近稳定的正态分布时，界面剪切作用力接近于零，呈现超润滑状态。基于此，提出了一种描述错配度区间分布的统计方法（MISM），并提出了超润滑状态的预测相图 [Carbon 191 (2022) 28-35]。此外，MISM方法成功描述了双层石墨烯体系中单轴拉伸应变诱发的应变孤子图案，建立了应变孤子与超润滑特性的物理关系闭关提出了预测相图。研究结果对超润滑材料的制备设计提供了重要的理论参考[J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 7261−7268]。