Nature宣布西安交大研究成果:提醒二维资料冲突
来源:地铁站网 发表于2019-07-27 03:36:05 编辑:左立
摘要: 近代冲突学研讨标明,三维固体资料在无磨损情况下的冲突行为往往与界面实在触摸面积巨细直接相关。而《Nature》杂志于11月24日以The evolving quality of fr

近代冲突学研讨标明,三维固体资料在无磨损情况下的冲突行为往往与界面实在触摸面积巨细直接相关。而《Nature》杂志于11月24日以“The evolving quality of frictional contact with graphene”为题在线宣布的一项研讨成果标明,界面冲突关于二维资料存在共同的机理:二维资料因为其超薄的几许特性和超大的柔性,可以经过改动本身构型来影响触摸界面的钉扎状况,然后可从界面的“质”而不只是“量”上来调控其冲突功能。

该项作业是由西安交通大学金属资料强度国家重点试验室孙军教授课题组的李苏植博士,与清华大学航天航空学院李群仰副教授和美国宾夕法尼亚大学Robert W. Carpick教授协作完结,参加该作业的还有西安交通大学的丁向东教授、孙军教授,德国卡尔斯鲁厄理工大学Peter Gumbsch教授等。

 

自2004年初次被制备以来,以石墨烯为代表的二维资料因其共同的电、磁、热、力学等性质,成为学术界研讨的热门。前期试验标明,二维资料虽然厚度仅有若干分子层,但却具有与微观光滑剂相媲美的优异光滑功能,并且其冲突行为非常独特:关于铺展在低粘附基底上的二维资料,其冲突力与分子层数相关,层数越少冲突力越大;并且,滑动中界面冲突力会先跟着滑移间隔的添加而增大,呈现出一个显着的强化阶段,并终究在必定滑移间隔后演化到一个稳态。石墨烯的独特冲突行为引起人们对其内涵物理机制的广泛重视和谈论。冲突对分子层数的依赖性,一般以为其源于二维资料的粘着褶皱效应,即在冲突过程中因为样品层数不同导致外表变形才能的差异,然后影响实在触摸面积以及终究的冲突阻力。而对二维资料冲突过程中展现出的演化行为,迄今传统的微观冲突理论未能给出一个合理的解说。

 

经过原子模仿,该协作研讨团队初次重现了石墨烯冲突行为的一切中心现象,并提出了二维资料或许存在的一种全新的冲突演化及调控机制。新的研讨标明:在触摸冲突过程中,石墨烯因为层数不同,的确会引起外表变形才能的差异,然后影响实在的触摸面积;但这种单纯的粘着褶皱效应对界面冲突力的影响在部分情况下很或许非常有限。经过对原子标准界面效果力做详尽的统计分析,研讨人员发现主导界面冲突行为的关键因素是界面的咬合“质量”,即上下外表原子间的部分钉扎强度和整个界面咬协效果的协同性。在滑动过程中,石墨烯因为具有超强的面外变形才能,可以动态地调整其构型然后改动与压头原子之间严密触摸和协同钉扎的程度。正是这种特别的“触摸质量”调控才能,使得石墨烯在冲突中具有独特的演化效应以及层数依赖性。基于此机理,研讨团队还提出并证明了经过对二维资料施加可控变形来完成对外表冲突行为大范围调控的新思路。

 

该研讨作业初次论述了石墨烯冲突演化行为的机理,相关的“触摸质量”理论关于其它具有超柔力学特性的二维资料也具有普适性,一起对进一步了解固体界面冲突行为的物理机制具有重要的指导意义。此外,作为新一代的固体光滑剂,石墨烯在许多方面都表现出优于传统资料的特性,本作业关于石墨烯在冲突和磨损范畴更为有用的使用也供给了相应的理论支撑。该研讨作业得到了国家天然科学基金和国家973方案项目、111引智方案和西安交大微纳制作与测验技能世界联合试验室等的赞助。

 

相关论文链接:

 

《天然》杂志在同期的《News & Views》专栏宣布了挪威科技大学Wijn教授以“Flexible graphene strengthens friction”为题的专题谈论,以为本作业不只提醒了石墨烯独特冲突行为的来历,并且引发了对冲突机理在许多层面上的探究,一起也为人们以一种可控的方法来研讨杂乱系统的冲突强化行为供给了或许性。该谈论链接:

 

Nature宣布西安交大研究成果:提醒二维资料冲突演化之谜

 

Nature宣布西安交大研究成果:提醒二维资料冲突演化之谜

 

Nature宣布西安交大研究成果:提醒二维资料冲突演化之谜

 

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