朝陽顯微鏡手繪圖清華結(jié)構(gòu)超滑移研究小組在微
作者: 發(fā)布時間:2022-07-02 17:30:44點擊:1584
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清華新聞網(wǎng),7月31日-由清華大學(xué)結(jié)構(gòu)超滑研究小組在頂部發(fā)表了石墨/六方氮化硼層狀異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)健微尺度超潤滑性(石墨中的穩(wěn)健微尺度超潤滑性/六方異質(zhì)結(jié)構(gòu))國際學(xué)術(shù)期刊《自然材料領(lǐng)域的材料》。目標(biāo)氮化硼層狀異質(zhì)結(jié)研究論文,這是該團(tuán)隊在滑雪研究領(lǐng)域取得的又一重大進(jìn)展。
摩擦是人類歷史上研究和利用的最古老、最基本和最重要的現(xiàn)象之一。對于科學(xué)而言,摩擦雖然聽上去像是由兩表面之間的相對滑移運動引起的能量消耗,但它卻是以機械為主的跨學(xué)科、跨尺度、非線性和非保守系統(tǒng)的復(fù)雜現(xiàn)象。原子間相互作用和鍵斷裂是原理。就技術(shù)而言,在工業(yè)化,大約四分之一的能量仍然由于摩擦而消耗,大約80%的機械部件由于磨損而失效。美麗的設(shè)計只能存在。在人們的幻想或科幻小說中。
有什么根本的解決辦法嗎早在1983年,就提出了兩個原子級光滑、不相稱的固體表面之間的近零摩擦(現(xiàn)在稱為結(jié)構(gòu)超潤滑性)的概念。納米級和高真空條件下(石墨-石墨烯摩擦副)結(jié)構(gòu)超滑移的存在。但直到2012年,許多學(xué)者認(rèn)為超滑移是不可能的。
(a)實驗裝置顯示微米級石墨島相對于原子力顯微鏡驅(qū)動的六角氮化硼表面滑動;(b)微米級單晶石墨與六角氮化硼表面之間的各向異性摩擦。(c)在不同相對速度和環(huán)境下,法向載荷對摩擦力的影響。內(nèi)圖顯示了1000個運動周期中摩擦力的變化;(d)在不同法向載荷和環(huán)境下,相對速度對摩擦力的影響。
2012年,鄭全水教授在清華大學(xué)微納米力學(xué)與多學(xué)科工程中心(CNMM)領(lǐng)導(dǎo)了一個多學(xué)科研究小組(力學(xué)、物理、化學(xué)、材料、力學(xué)等),證實了微的存在。這一結(jié)果不僅顛覆了長期以來對滑移現(xiàn)象的認(rèn)識,而且立即將滑移現(xiàn)象的研究從學(xué)術(shù)興趣轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用(Frenken評價)。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長,預(yù)計在不久的將來,高端制造、信息、能源、航天等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)⒂楷F(xiàn)出革命性的新技術(shù)。
然而,以往觀測到的結(jié)構(gòu)超滑移是在單一材料(如石墨)的非共角接觸中實現(xiàn)的,在旋轉(zhuǎn)接觸中將失去結(jié)構(gòu)超滑移特性。對微米級非均勻界面(石墨和六角氮化硼單晶)的tics進(jìn)行了實驗研究(見圖)。通過全原子分子動力學(xué)模擬,進(jìn)一步揭示了均相與非均相范德華界面摩擦各向異性的不同機理。
以上成果是2010年清華微納米力學(xué)與多學(xué)科研究中心開展跨學(xué)科合作的又一成功案例,主要體現(xiàn)在與摩擦學(xué)重點實驗室(SKLT)全面深入的合作上。而SKLT在微米級超滑移構(gòu)造方面取得了世界大突破,在國際期刊上發(fā)表的多學(xué)科研究論文已占世界近一半。主要由CNMM和SKLT成員撰寫,在《自然》、《天然納米技術(shù)》、《天然材料》、《自然通訊》、《物理評論快報》、《先進(jìn)材料》、《納米快報》等國際期刊上發(fā)表SCI論文230余篇。
作者是宋一鳴(CNMM,機械工程系),2014年級博士生。本文的合著者是馬明教授(機械工程系,SKLT,CNMM)和鄭全水(工程力學(xué)系,CNMM,SKLT,機械工程系)。以色列特拉維夫大學(xué)化學(xué)學(xué)院。
鄭泉水教授長期從事結(jié)構(gòu)超滑的研究。他在《自然材料》、《自然納米技術(shù)》、《自然通訊》、《物理評論X》和《物理評論快報》等雜志上發(fā)表了13篇論文。他是清華大學(xué)結(jié)構(gòu)超滑研究小組的組長,2017年,鄭泉水在結(jié)構(gòu)超滑及其材料體系的力學(xué)研究中獲得自然科學(xué)二等獎(一等獎)。
2016年初,Ma Ming教授作為年輕人加入了Tsinghua。在過去的四年中,他在《自然材料》(2篇論文)、《自然納米技術(shù)》、《物理評論X》、《物理評論快報》等雜志上發(fā)表了數(shù)篇有影響力的關(guān)于超級滑雪的論文。現(xiàn)在他是鄭泉水研究小組的負(fù)責(zé)人。該研究的核心成員。
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