西安交通大學教授孫軍課題組與國內(nèi)外合作團隊11月24日在線發(fā)表于《自然》的一項研究表明：界面摩擦對二維材料存在獨特的機理，即二維材料由于其超薄的幾何特性和超大的柔性，能夠通過改變自身構(gòu)型影響接觸界面的釘扎狀態(tài)，進而可從界面的“質(zhì)”而不僅是“量”調(diào)控其摩擦性能。該研究結(jié)論顛覆了近代摩擦學研究表明并遵循的“三維固體材料在無磨損情況下的摩擦行為往往與界面真實接觸面積大小直接相關(guān)”的論斷。
自2004年首次被制備以來，以石墨烯為代表的二維材料因其獨特的電、磁、熱、力學等性質(zhì)，成為學術(shù)界研究的熱點。但是對二維材料摩擦過程中展現(xiàn)出的演化行為，迄今傳統(tǒng)的微觀摩擦理論未能給出一個合理的解釋。
合作團隊通過原子模擬，首次重現(xiàn)了石墨烯摩擦行為的所有核心現(xiàn)象，并提出了二維材料可能存在的一種全新的摩擦演化及調(diào)控機制，即主導(dǎo)界面摩擦(包括其瞬態(tài)演化)行為的關(guān)鍵因素是界面的咬合“質(zhì)量”，也就是上下表面原子間的局部釘扎強度和整個界面咬合作用的協(xié)同性。正是這種特殊 “接觸質(zhì)量”的調(diào)控能力，使得石墨烯在摩擦中具有奇特的演化效應(yīng)以及層數(shù)依賴性?；诖?，該團隊還提出并論證了通過對二維材料施加可控變形實現(xiàn)對表面摩擦行為大范圍調(diào)控的新思路。
該研究對于石墨烯在摩擦和磨損領(lǐng)域更為有效的應(yīng)用提供了相應(yīng)的理論支持。此次國際團隊合作者包括孫軍課題組博士李蘇植、美國麻省理工學院教授李巨，清華大學副教授李群仰和美國賓夕法尼亞大學教授羅伯特·卡爾皮克等。
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