科学研究

机械摩擦学与表面技术

发布时间:2016-05-26  阅读次数:1010

       摩擦学是最古老同时又是尚未成熟和最具活力的学科之一,它既高度交叉又具有极强的应用性。随着微/纳米加工技术的发展,器件向微小型化、集成化发展,器件具有极大的表面积/体积比,这一特征导致严重的粘附力和磨损问题的出现,而传统的液体润滑剂被局限于分子层厚时它将变得过于粘稠,这使得宏观摩擦规律不再适用。因此,迫切需要研究微/纳米尺度的机械行为,并且寻找减少/控制摩擦、磨损的一些新方法。

       经过十多年的研究积累,本课题组已经能够利用原子力显微镜、表面力仪等具有纳米级分辨率的测试系统,针对固体材料表面之间的摩擦行为和特性开展系统性地研究,并结合分子动力学等计算机模拟手段,从原子、分子尺度阐释摩擦、磨损和润滑机理,同时研究新型二维材料的机械性能和表面技术。

       结合上述实验测试和理论计算,可实现对微纳尺度摩擦力的主动控制,进而开展超级润滑以及热润滑机理方面的研究。通过对微纳米尺度下的摩擦、磨损和润滑规律的系统深入研究,为微纳器件的设计制造提供理论依据。

                                                                          

图1. 基底支撑和悬浮石墨烯的AFM形貌(a, b)及摩擦力测试图(c, d)

图2. 摩擦系数随温度和湿度的变化及接触区域示意图

图3. 规格化的毛细力随湿度、温度的变化

图4. 石墨烯摩擦性能的分子动力学模拟

 

 

 

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