10月7日，国际权威学术期刊《Nature materials》在线发表题为“Atomistic Observation on Diffusion-mediated Friction between Single-asperity Contacts （原子尺度观测微凸体间扩散介导的摩擦学行为）”的创新研究成果。该成果由我校教师佘丁顺作为共同第一作者与美国匹兹堡大学和西北太平洋国家实验室团队合作完成。

随着设备微型化的发展，金属零部件的加工尺度已由微米量级发展到原子尺度。随之而来，尺寸效应和界面效应易导致金属零部件表面产生界面黏着，粘滑效应和磨损等一系列摩擦学问题，对系统工作效率、可靠性和使用寿命造成致命伤害。因此，揭示原子尺度表界面的摩擦学机理对提升金属零部件的摩擦学性能至关重要。然而，现有原子尺度摩擦学研究由于实验设备条件限制，主要侧重于摩擦规律探索和理论模型的计算，缺乏对摩擦界面结构原子尺度实时观察实验数据的论证。

围绕上述研究难题，本研究将透射电子显微技术与原子力显微镜技术结合，实现了对摩擦过程中界面结构（原子尺度，10^-10 m）的原位观察和摩擦力（皮牛级，10^-10 N）的实时监测，取得了突破性进展。研究表明：原子扩散是异质界面（W/Au界面）演变的主要机制之一。在拉应力状态下界面原子排布松散，在接触应力为零或者压应力状态下界面原子呈有序排布。当金属异质界面原子排布松散时，摩擦力极低，界面间可连续滑动，原子扩散介导摩擦全过程；当界面原子有序排布时，界面摩擦 “粘滑效应”（摩擦力呈周期性波动）明显。该研究成果揭示了金属之间低摩擦力的来源，探究了原子扩散介导在摩擦界面结构变化的关键作用，实验结果得到分子动学模拟的论证，为原子尺度表界面摩擦学机理研究提供了新的实验参考和理论支撑。

文章截图

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41563-021-01091-3