豐臺顯微鏡顯示屏清華構造超滑移研究小組報告了微
作者: 發布時間:2022-07-02 17:30:22點擊:1662
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清華新聞網,7月31日(新華社)由清華大學鄭全水教授領導的研究小組在國際學術期刊上發表了微米級石墨/六方氮化硼層狀異質結中的魯棒結構超滑移天然材料在材料領域。在城市石墨六角氮化硼層狀異質結中,這是該團隊在滑雪研究領域取得的又一重大進展。
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象之一。對于科學來說,摩擦雖然聽起來簡單,但卻是基于力學原理的跨學科、跨尺度、非線性和非保守系統的復雜現象,因為它根植于相互作用和鍵斷裂。兩個原子,盡管由于兩個表面之間的相對滑動運動而消耗能量。就技術而言,在工業化,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。L設計只能存在于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(現在稱為結構超潤滑性)的概念。納米級和高真空條件下(石墨-石墨烯摩擦副)結構超滑移的存在。但直到2012年,許多學者認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境下,法向載荷對摩擦力的影響。內圖顯示了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微納米力學與多學科工程中心(CNMM)領導了一個多學科研究小組(力學、物理、化學、材料、力學等),證實了微的存在。這一結果不僅顛覆了長期以來對滑移現象的認識,而且立即將滑移現象的研究從學術興趣轉向實際應用(Frenken評價)。隨著中國經濟的快速增長,預計在不久的將來,高端制造業、信息、能源、航天等重點領域將涌現出革命性的新技術。超滑結構的E場及其材料系統力學。
然而,以往觀測到的結構超滑移是在單一材料(如石墨)的非共角接觸中實現的,在旋轉接觸中將失去結構超滑移特性。對微米級非均勻界面(石墨和六角氮化硼單晶)的tics進行了實驗研究(見圖)。通過全原子分子動力學模擬,進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年清華微納米力學與多學科研究中心開展跨學科合作的又一成功案例,主要體現在與摩擦學重點實驗室(SKLT)全面深入的合作上。而SKLT在微米級超滑移構造方面取得了世界大突破,在國際期刊上發表的多學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》、《天然材料》、《自然通訊》、《物理評論快報》、《先進材料》、《納米快報》等國際期刊上發表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(工程力學系,CNMM,SKLT,機械工程系)。以色列特拉維夫大學化學學院。
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