清華航院李群仰課題組系統發表綜述文章闡釋二維材料的摩擦學特性...

2020-12-02 清華大學新聞網

清華航院李群仰課題組發表綜述文章

系統闡釋二維材料的摩擦學特性、調控策略及應用前景

清華新聞網12月26日電 清華大學航院李群仰副教授團隊與合作者在國際材料科學領域旗艦學術期刊《今日材料》（Materials Today）上在線發表了長篇綜述文章《二維材料的摩擦學行為：從機制到調控策略》（Tribology of two-dimensional materials: From mechanisms to modulating strategies），系統回顧了二維材料摩擦學研究的最新進展，並對二維材料在潤滑領域的潛在應用和研究方向進行了展望。

二維材料是由單層或幾層原子構成的晶體或非晶材料，近年來，由於其獨特的物理和化學特性，吸引了學術界的大量關注和研究。尤其是以石墨烯、h-BN和MoS2等為代表的二維材料，雖然其厚度僅有若干原子層，但卻具有與宏觀潤滑劑相媲美的優異潤滑性能，表現出極低的摩擦係數和磨損率，使得它們對於提高未來機械系統的效率、耐久性和環境兼容性具有巨大潛力。 

與二維材料摩擦學行為密切相關的結構、力學、電學、熱學和化學特性

該文章綜述了以石墨烯為主的二維材料摩擦和磨損研究的最新進展。分別從層間滑動和表面滑動的角度，對二維材料獨特的摩擦行為及其背後的微觀物理機制進行了綜述；同時還重點介紹了若干種影響和調控二維材料表面摩擦性能的典型方法和策略，以及二維材料的磨損行為及其失效模式。最後，對二維材料摩擦研究進行了小結，並展望了該領域仍待研究的若干研究方向。

李群仰課題組主要致力於小尺度材料表面與界面物理及力學性能和行為的研究。例如，前期工作中揭示了二維材料摩擦的厚度依賴特性[Science, 328, 76-80 (2010)]、鍵合作用對摩擦界面演化的影響機理【Nature, 480, 233-236 (2011)】、改性石墨表面的負摩擦係數行為【Nature Materials, 11, 1032-1037 (2012)】、二維異質結構莫爾雲紋對摩擦的調控【Nature Communications, 7, 13204 (2016)】以及滑動界面原子尺度釘扎力對接觸質量和摩擦的影響【Nature, 539, 541-545 (2016)】等一系列新奇的材料表界面行為。

本文通訊作者為清華大學航院李群仰副教授，參與該工作的還有清華大學摩擦學國家重點實驗室的馬天寶副教授和美國阿貢國家實驗室的阿里·埃德邁爾（Ali Erdemir）教授，清華大學航院博士生張帥為該論文的第一作者。

《今日材料》是國際材料科學研究領域的旗艦綜述性學術期刊（影響因子：24.5），主要刊登材料科學與工程領域最新研究進展的評述論文及重要的原創性研究論文。

論文連結：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702118309039

相關論文連結：

http://science.sciencemag.org/content/328/5974/76

https://www.nature.com/articles/nature10589

https://www.nature.com/articles/nmat3452

http://www.nature.com/articles/ncomms13204

https://www.nature.com/articles/nature20135

供稿：航院 編輯：華山 審核：襄楠

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