10月7日，國際權威學術期刊《Nature materials》線上發表題為“Atomistic Observation on Diffusion-mediated Friction between Single-asperity Contacts （原子尺度觀測微凸體間擴散介導的摩擦學行為）”的創新研究成果。該成果由我校教師佘丁順作為共同第一作者與美國匹茲堡大學和西北太平洋國家實驗室團隊合作完成。
隨著裝置微型化的發展，金屬零部件的加工尺度已由微米量級發展到原子尺度。隨之而來，尺寸效應和介面效應易導致金屬零部件表面產生介面黏著，粘滑效應和磨損等一系列摩擦學問題，對系統工作效率、可靠性和使用壽命造成致命傷害。因此，揭示原子尺度表介面的摩擦學機理對提升金屬零部件的摩擦學效能至關重要。然而，現有原子尺度摩擦學研究由於實驗裝置條件限制，主要側重於摩擦規律探索和理論模型的計算，缺乏對摩擦介面結構原子尺度實時觀察實驗資料的論證。
圍繞上述研究難題，本研究將透射電子顯微技術與原子力顯微鏡技術結合，實現了對摩擦過程中介面結構（原子尺度，10-10 m）的原位觀察和摩擦力（皮牛級，10-10 N）的實時監測，取得了突破性進展。研究表明：原子擴散是異質介面（W/Au介面）演變的主要機制之一。在拉應力狀態下介面原子排布鬆散，在接觸應力為零或者壓應力狀態下介面原子呈有序排布。當金屬異質介面原子排布鬆散時，摩擦力極低，介面間可連續滑動，原子擴散介導摩擦全過程；當介面原子有序排布時，介面摩擦 “粘滑效應”（摩擦力呈週期性波動）明顯。該研究成果揭示了金屬之間低摩擦力的來源，探究了原子擴散介導在摩擦介面結構變化的關鍵作用，實驗結果得到分子動學模擬的論證，為原子尺度表介面摩擦學機理研究提供了新的實驗參考和理論支撐。
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素材來源：北地科技
