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Friction丨刚性晶面间静摩擦力与接触面积之间关系的研究

Friction丨刚性晶面间静摩擦力与接触面积之间关系的研究 高端装备界面科技全国重点实验室
2021-07-30
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导读:1. 我们注意到不仅在立方格子中存在取向角θ≠0 的非平凡公度接触方式,六方格子中也存在同样的现象,且这样的非平凡公度接触方式有无穷多种,并可以以任意精度逼近任何角度


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研究背景


摩擦力与接触面积两者之间的关系是摩擦学研究中的一个基础理论问题。经典摩擦学中的Amontons定律认为摩擦力与表观接触面积的大小无关,但这一般仅适用于宏观世界中具有屈服极限的材料,如金属-金属之间等。而现代摩擦学理论则认识到,摩擦力通常情况下是与实际接触面积有关的,尤其是在纳米尺度下,近来的一些实验结果展现了这两者关系的多样性和复杂性,值得进一步研究。


研究思路


通过数值模拟的方法对这一问题进行了一些初步的研究,选取的系统为原子光滑的刚性晶面,上下摩擦面为相同的面心立方格子(FCC)中的<100>晶面或密排六方格子(HCP)中的<0001>晶面,随着上下摩擦面取向角度 θ的不同,接触方式可以是公度的,也可以是非公度的。在此基础上,我们对静摩擦力 f 与接触面积 之间的关系进行了研究,重点探究了接触的公度性和接触区域的形状等因素对这两者之间关系的影响。


主要贡献



潜在应用


有助于理解实际摩擦过程中摩擦力和接触面积两者之间的关系和结构润滑的实现条件,同时由于公度和非公度时摩擦学性质往往存在巨大差异,提醒我们研究时可能需要注意摩擦副之间的非平凡的公度接触。


作者简介


陈浩,武汉轻工大学化学与环境工程学院副教授。2006年获北京大学博士学位。2006–2013年在美国乔治华盛顿大学物理系从事生物物理方向的博士后研究。长期从事计算模拟方面的研究工作,目前研究领域主要为纳米摩擦学及液晶取向超滑。

高新蕾,武汉轻工大学化学与环境工程学院教授。2006年获机械科学研究总院博士学位。研究领域包括摩擦学定量构效研究、液晶取向超滑及纳米摩擦学。


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的国际性学术期刊,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2020年度影响因子为6.167,在国际摩擦学领域十余种SCIE数据库收录期刊中排名第一,成为我国乃至亚洲首个进入全球机械工程领域前8名的国际学术期刊(大类学科排名前6%),2020年在线发文量超过160篇。



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清华大学摩擦学国家重点实验室

电话:86-01062781379

传真:86-01062781379

E-Mail: sklt@tsinghua.edu.cn

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高端装备界面科学与技术全国重点实验室科研动态和综合新闻;摩擦学前沿和科学传播。
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