第十四届全国表面工程大会

超滑是摩擦系数接近于零的状态。超滑的实现对于减少因为摩擦而造成的能源损失具有极其重要的意义。然而，如果无法有效地控制超滑的出现与消失，就很难充分发挥超滑技术在工程应用中的潜力。在本文中，我们提出了一种通过控制环境气氛来调控超滑的方法，实现了硅针尖与石墨表面间纳米尺度超滑性能的调控。实验结果表明，在干燥氮气环境中，硅针尖与石墨表面间存在稳定的超滑。然而，硅针尖与石墨表面间的摩擦系数在正戊烷气氛中可以进一步降低约 54%，但在水和苯酚蒸汽中却分别增加了约 25 倍和 45 倍。研究表明，硅针尖表面具有一层自然形成的氧化层，气体分子通过吸附在氧化层表面被带进入滑动界面，进而影响摩擦行为。根据吸附分子的结构，可以推断出具有高构象熵的吸附分子可以抑制界面间公度性并降低摩擦，而能够促进针尖与石墨表面间公度性的吸附分子则会增加摩擦。这一发现为调控固体表面超滑奠定了理论和技术基础。

石墨,超滑,环境气氛,原子力显微镜,纳米摩擦学