《自然—材料》微米尺度异质结构超滑特性首获展示

2023年05月24日 阅读量:111

清华大学郑泉水团队在超滑研究领域取得了新的进展。第一次实验显示了微米尺度异质(石墨和六方氮化硼单晶)界面中旋转稳定的结构超滑特性。该结果最近发表在天然材料中。


摩擦是两个物体表面之间相对滑动造成的能量消耗,根源于原子之间的相互作用和断键。据了解,当今工业化国家约有四分之一的能源因摩擦而消耗,约80%的机械部件因磨损而失效。由于摩擦磨损不可避免,许多关键技术的发展遇到了瓶颈。

据报道,1983年,科学家建议在两个原子级平滑且与原子排列不公平接触的固体表面之间实现近零摩擦。2004年,荷兰Frenken团队首次验证了纳米尺度和高真空条件下结构超滑(石墨-石墨烯摩擦)的存在。2012年,郑泉水团队率先证实了微米尺度结构超滑的存在,颠覆了以往对结构超滑的认识。

郑泉水告诉记者,过去观察到的结构超滑是在单一材料(如石墨)不公平接触下实现的,在旋转接触下会失去结构超滑的特性。本研究首次展示了微米尺度异质(石墨和六方氮化硼单晶)界面旋转稳定的结构超滑特性。此外,在大气环境条件下,观察到异质界面的超滑特性持续稳定,对外部负荷几乎没有磨损。

郑泉水表示,研究团队将继续研究微米尺度结构超滑的机制,探索宏观尺度下结构超滑的可能性。此外,为了在高端制造、信息、能源、航天等关键领域取得突破,将进一步研究微米尺度下是否能产生颠覆性的新技术。

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