基于滑动势能面的二维材料原子尺度摩擦行为的量化计算

• 作者: 刘艳敏 史若宇 宋爱生 王林锋 胡元中 马天宝 高磊
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 原子级摩擦 Prandtl-Tomlinson模型 二维材料 层间滑动
• 年，卷（期）: 2017,（19）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质
• 页码范围: 268-278
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.196802

摘要

近年来,二维材料优异的摩擦特性成为人们关注的焦点,然而目前缺乏理论上对其摩擦力进行快速、有效、精确的计算预测方法.本文提出采用密度泛函理论计算真实体系的滑动势能面,利用得到的"数值型势能面"替代传统的解析势函数,并结合Prandtl-Tomlinson模型,量化求解具有复杂形状势能面的真实二维材料体系的摩擦行为.基于该方法,揭示了原子力显微镜实验中观察到的石墨烯Moiré纹超晶格结构的双周期"黏-滑"摩擦现象;理论预测了二维材料异质结构的层间超低摩擦现象,相对于同质材料,其静摩擦力和滑动摩擦力均成数量级降低,发现势能面起伏和驱动弹簧刚度均会影响层间相对滑动路径,进而对层间的摩擦行为产生影响.该方法同样可拓展到其他van der Waals作用主导的界面摩擦体系.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	胡元中	清华大学摩擦学国家重点实验室	51	802	16.0	26.0
2	马天宝	清华大学摩擦学国家重点实验室	5	30	2.0	5.0
3	史若宇	清华大学摩擦学国家重点实验室	1	2	1.0	1.0
4	王林锋	南京航空航天大学航天学院仿生结构与材料防护研究所	2	4	2.0	2.0
5	高磊	北京科技大学腐蚀与防护中心	3	17	2.0	3.0
6	宋爱生	清华大学摩擦学国家重点实验室	1	2	1.0	1.0
7	刘艳敏	清华大学摩擦学国家重点实验室	1	2	1.0	1.0