微纳尺度固体超滑研究进展

微纳尺度固体超滑研究进展

超润滑表示摩擦力极低、甚至消失的界面滑动状态，具有重要的基础研究和工程应用价值，因此如何实现超润滑成为摩擦学研究的前沿课题之一。鉴于认识摩擦的来源是抑制摩擦产生乃至消除摩擦实现超滑的基础，因此在介绍超润滑的研究进展前，有必要对摩擦的来源进行简单探讨，以增加对超润滑设计原理的认识。

西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所钱林茂团队完成了相关综述文章，在文章中主要从从降低滑动势垒、减小摩擦耗散的基础原理出发，简要综述学术界目前典型超滑原理和方法等，探讨了实现微纳尺度超滑的一般策略。着重介绍了目前学术界获得超滑的典型途径，如结构超滑、连续滑动等及其原理、发展和应用，并对其发展历程中标志性进展的成功实现，提出了基于基础原理的看法，以期为解决超滑研究的现有挑战提供借鉴。同时，也较为详实地介绍了近年来提出的压力诱导超滑，包括现象发现、基本原理、实验观测方法及其可能的基础应用价值等方面内容。最终指出三类固体超滑策略均遵循大幅度降低滑动势垒抑制摩擦耗散获得超滑态的一般原理。本综述可拓展对超润滑基础概念的理解，促进超润滑基础和应用研究的进步。

本综述提出4条研究建议，以推进超滑研究从技术到科学层面协同发展，奠定超滑从实验室走向工程实践的基础：

       1、超滑研究的历次重要进展告诉我们，对其基础原理的深刻理解是驾驭实现超滑阶段性进步的基础，同时也是取得原创性学术成果的源泉，建议加强对基础原理的探索，发现具有普适价值的新原理，夯实超滑从基础研究到技术应用进步的根基。

      2、深刻认识摩擦的来源这一关键基础科学问题，为消除摩擦、实现超滑提供保障。摩擦是机械能被耗散转化过程的力学体现，超滑是有效抑制耗散的结果。摩擦耗散涉及滑动接触界面演化引起的材料形变、结构损伤、晶格振动、声子和电子的激发和耦合等。深刻理解上述耗散行为发生的原理、获得有效抑制甚至消除途径，可能是避免摩擦、实现超滑的有效策略。

     3、现代制造业微型化发展和纳米科技革命赋予了超滑研究新的时代机遇和挑战。器件尺寸或接触界面的急剧减小带来的高比表面积效应，进而引发的严重摩擦磨损问题是导致高精密或微型器件实现应用的突出瓶颈。实现微纳尺度固体界面超滑是突破微型器件技术瓶颈的关键，有针对性地科学设计微纳器件，将超滑基础原理融合于服务器件服役的实际工况，可能是超滑研究服务新兴产业技术亟需开展的工作。

    4、面向宏观工程超滑的跨尺度固体超滑研究。宏观工程尺度超滑根源于不同尺度润滑作用的协同效果，建议加强跨尺度超滑接触力学研究，结合粗糙度理论，建立从电子云作用、原子分子、微纳尺度乃至宏观尺度超滑的跨尺度理论，实现跨尺度超滑理论在宏观工程上实现超滑的理性设计。

本文转自摩擦学学报。

文章链接：https://www.tribology.com.cn/graphicAbstract_cn.htm?articleId=949f7fba-f54e-4047-9395-09c204accab3