图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Invited speech基于摩尔纹结构超滑机制的二维固体润滑材料第一原理研究

编号：417 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-24 09:17:16 浏览：90次收藏取消收藏

2024-05-12 13:30

15min

[P] 第十四届全国青年表面工程学术会议 [F2B] 第二分论坛下午场

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摘要

二维材料层间剪切力弱、层内化学键强是天然的润滑材料。其层间错配产生的摩尔纹结构超滑（近零摩擦）是一种新型的润滑模式，在滑移时抵消了层间侧向力，消除了结构自锁，然而只有某些特定的层间错配可实现超滑，其机制有待深入研究。本工作通过第一性原理计算，从晶格畸变角度揭示典型二维材料结构超滑机制。基于重合点阵理论，开发了可建立多组元二维材料摩尔纹界面的高通量建模软件。进而通过建立双层转角MoS₂掺杂耐磨损抗氧化原子界面，研究了界面转角摩尔纹和掺杂产生的极性键对层间距和电荷重分布的作用，阐明了层间和层内两种晶格畸变对层间相互作用的影响规律，预测的润滑性能并与实验结果相吻合。基于转角MoS₂同质和MoSe₂/MoS₂异质界面的摩尔势的层间相互作用研究，获得了层间电荷密度波动与滑动位移的正弦型关系和反映摩尔势的波动幅值特征参量，建立了波动幅值、能带展宽和带隙为核心变量的滑移能垒的唯象学函数关系。通过研究Graphene/MoS₂和BN/MoS₂体系中由C和N 2p_z电子轨道构成的大π键，分析垂直于滑移面的π键对层间相互作用的影响，构建了满足侧向力抵消的界面结构，揭示了摩尔纹界面特殊化学键变化对滑移面能垒和摩擦力的影响规律，建立了基于电子结构、晶格畸变与摩擦力的理论模型，为设计先进结构超滑材料提供理论参考。