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摩擦与磨损是自然界中普遍存在的一种现象，它与人类的工业生产乃至日常生活的方方面面都有着密切的关系。随着机电系统向微型化发展，摩擦学还面临着很多新的挑战，微纳界面的摩擦磨损成为限制微机电系统实现精准、复杂运动的主要困难。对此，振动调控摩擦因其适应性强、摩擦抑制能力突出而成为微纳界面摩擦问题的潜在解决方案。然而，由于实验仪器难以探知埋入界面的信息，振动调控摩擦的微观机理还未得到充分研究。本文的主要工作是对振动激励抑制原子粘滑摩擦的机理进行探究，探索通过振动控制摩擦的方法。
本文结合PT原子摩擦模型和分子模拟证明了横向（X）、纵向（Y）和正向（Z）振动均能有效抑制原子粘滑摩擦，降低磨损。振动激励摩擦抑制能力源自粘滑推动效应，而不同方向单轴振动激发这一效应的机理并不相同。横向振动提升了针尖跨过势垒的能力，纵向振动优化了滑动路径，正向振动则提供一个低能通道辅助针尖跨过势垒。本文开展了不同方向耦合振动调控摩擦机理的模拟和实验研究，发现相同频率的X–Z双向耦合振动具有最优的摩擦抑制能力和显著的摩擦调控能力，仅通过改变相位即可实现滑动状态在粘滑和超滑之间转变。这种摩擦调控能力源自X–Z双向耦合振动对势能的调制。在不同相位下，调制的势能对针尖滑移产生的阻力有明显的差异，并进一步通过改变粘滑推动效应的强度和比例实现摩擦调控。
利用PT模型和分子动力学模型，发现了各种方向振动调控摩擦的微观机理。同时发现了利用相同频率的X–Z双向耦合振动，能够以一种更方便的方式实现对摩擦的主动控制。
MEMS器件中的摩擦学问题始终没有得到很好的解决。随着器件尺寸的逐渐减小以及比表面积逐渐增大，在宏观尺度相比于体积力（重力、惯性力等）微不足道的表面力（范德华力、毛细力、静电力和化学键等）逐渐变得不可忽视。传统的润滑方法对此束手无策，而采用振动激励调控摩擦的方法，则有望实现对MEMS器件中摩擦力的控制，这种方式更容易实现，且对环境的要求较低。
马骁，博士，2022年毕业于清华大学机械系。研究领域包括纳米摩擦学和原子力显微镜技术等。
谭新峰，博士，2020年毕业于清华大学机械系，现为清华大学机械系助理研究员。研究领域包括微纳摩擦学，表界面力学和原子力显微镜测量技术等。
郭丹，清华大学机械工程系研究员。发表学术论文150余篇，SCI收录120余篇，论文总他引2,000余次。授权国家发明专利10余项。在国内外会议上做邀请报告5次。合著专著1本，参编英文专著2本。获国家自然科学二等奖1项，教育部自然科学一等奖、二等奖各1项。研究领域包括微纳摩擦学、超光滑表面平坦化过程纳米粒子作用、苛刻环境润滑机理与动力学行为。
温诗铸，清华大学机械工程系教授，中国科学院院士。出版学术著作《摩擦学原理》（共五版）、《弹性流体动力润滑》、《抗磨损设计》和《纳米摩擦学》，共计240万字。其研究团队共同发表学术论文500余篇。研究成果获得科技奖励共23项，包括国家自然科学二等奖、国家技术发明三等奖、国家科技进步二等奖、全国优秀科技图书一、二等奖各1项；省部级科技进步一等奖4项、二等奖11项、三等奖3项。1999年被选为中国科学院院士，2002年获何梁何利基金科学与技术进步奖，2009年获中国机械工程学会摩擦学分会最高成就奖。研究领域包括润滑理论、摩擦磨损机理与控制、纳米摩擦学及微机械学。
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域国际学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2021年影响因子为4.924，五年影响因子为5.662，位居Q1区。2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划”领军期刊（全国共22项），2021年荣获“第五届中国出版政府奖期刊奖提名奖”。2022年变为月刊，年发文量120篇，在Springer平台和SciOpen平台同时完全开放获取出版。
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