【摘要】：近年來(lái),二維材料優(yōu)異的摩擦特性成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),然而目前缺乏理論上對(duì)其摩擦力進(jìn)行快速、有效、精確的計(jì)算預(yù)測(cè)方法.本文提出采用密度泛函理論計(jì)算真實(shí)體系的滑動(dòng)勢(shì)能面,利用得到的"數(shù)值型勢(shì)能面"替代傳統(tǒng)的解析勢(shì)函數(shù),并結(jié)合Prandtl-Tomlinson模型,量化求解具有復(fù)雜形狀勢(shì)能面的真實(shí)二維材料體系的摩擦行為.基于該方法,揭示了原子力顯微鏡實(shí)驗(yàn)中觀察到的石墨烯Moire紋超晶格結(jié)構(gòu)的雙周期"黏-滑"摩擦現(xiàn)象;理論預(yù)測(cè)了二維材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)的層間超低摩擦現(xiàn)象,相對(duì)于同質(zhì)材料,其靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力均成數(shù)量級(jí)降低,發(fā)現(xiàn)勢(shì)能面起伏和驅(qū)動(dòng)彈簧剛度均會(huì)影響層間相對(duì)滑動(dòng)路徑,進(jìn)而對(duì)層間的摩擦行為產(chǎn)生影響.該方法同樣可拓展到其他van der Waals作用主導(dǎo)的界面摩擦體系.
[Abstract]:In recent years, the excellent friction characteristics of two-dimensional materials have become the focus of attention. However, there is a lack of fast, effective and accurate calculation and prediction method for the friction force of two-dimensional materials. In this paper, the density functional theory is used to calculate the sliding potential energy surface of real system. The "numerical potential energy surface" is used to replace the traditional analytic potential function, and the Prandtl-Tomlinson model is combined. The friction behavior of a real two-dimensional material system with complex shape potential energy surface is quantitatively solved. Based on this method, the phenomenon of double-period "stick-slip" friction of graphene Moire grain superlattice structure observed in atomic force microscope is revealed, and the phenomenon of ultra-low friction between layers of two-dimensional heterostructure is predicted theoretically, compared with that of homogeneous material. The static friction force and sliding friction force decrease by an order of magnitude. It is found that both the fluctuation of potential energy surface and the stiffness of driving spring will affect the relative sliding path between layers, and then affect the friction behavior between layers. The method can also be extended to other interface friction systems dominated by van der Waals action.
【作者單位】： 清華大學(xué)摩擦學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;南京航空航天大學(xué)航天學(xué)院仿生結(jié)構(gòu)與材料防護(hù)研究所;北京科技大學(xué)腐蝕與防護(hù)中心;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):51422504,51505217,51527901)資助的課題~~
【分類號(hào)】：O482.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王楠,趙恩廣,李劍峰,李文飛,徐瑚珊,左維,李君清;基于雙核模型的粒子交換勢(shì)能面與熔合幾率的研究(英文)[J];原子核物理評(píng)論;2003年02期

2 辛厚文，廖結(jié)樓;勢(shì)能面上反應(yīng)途徑分叉的理論及其應(yīng)用[J];化學(xué)物理學(xué)報(bào);1994年01期

3 孫本繁,K.Bergmann;Na_2O_2體系半經(jīng)驗(yàn)勢(shì)能面[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);1991年03期

4 許如清,蘇長(zhǎng)榮,李家明,謝軍楷;HCP分子異構(gòu)化過(guò)程的電子基態(tài)勢(shì)能面:對(duì)密度泛函理論計(jì)算的檢驗(yàn)[J];中國(guó)科學(xué)(A輯);2001年12期

5 劉勇;楊維清;朱俊;程艷;;H_2O-H_2O分子相互作用勢(shì)能面的從頭算(英文)[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年03期

6 王悅;黃武英;董書(shū)寶;鳳爾銀;崔執(zhí)鳳;;He-Na_2體系勢(shì)能面的從頭計(jì)算研究[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2007年04期

7 王曉艷,丁世良,王德華;用李代數(shù)方法構(gòu)造C_2D_2分子的勢(shì)能面[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2004年S1期

8 黃武英,鳳爾銀,季學(xué)韓,崔執(zhí)鳳;He-LiH的從頭算勢(shì)能面[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2004年S1期

9 孫桂華,楊向東;用量子力學(xué)方法計(jì)算H+H_2 碰撞的反應(yīng)幾率[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2002年01期

10 鳳爾銀;;小分子勢(shì)能面及其量子動(dòng)力學(xué)研究[J];安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 梁景娟;劉新國(guó);許文武;孔浩;張慶剛;;He+H_2~+→HeH~++H反應(yīng)的從頭算勢(shì)能面[A];第十五屆全國(guó)原子與分子物理學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 翟高紅;H_3O～+（T）的全域勢(shì)能面計(jì)算及空穴-粒子對(duì)應(yīng)在MRCISD中的應(yīng)用[D];西北大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊海琴;Ar-BeH(X~2Σ~+)體系的冷碰撞動(dòng)力學(xué)研究[D];安徽師范大學(xué);2015年

2 何珊珊;Ne-D_2O體系的四維勢(shì)能面和v_2正則模下的紅外光譜研究[D];安徽師范大學(xué);2016年

3 杜志詳;Rb_2K體系勢(shì)能面和動(dòng)力學(xué)研究[D];魯東大學(xué);2015年

4 王悅;He-X_2（X=Na、Li）體系的勢(shì)能面積碰撞動(dòng)力學(xué)研究[D];安徽師范大學(xué);2006年

5 胡梅;ArH_2~+體系勢(shì)能面構(gòu)建及其動(dòng)力學(xué)理論研究[D];山東師范大學(xué);2014年

6 陳坤;K_2Rb解析勢(shì)能面及其動(dòng)力學(xué)研究[D];魯東大學(xué);2013年

7 黃武英;He-LiH體系的勢(shì)能面和量子動(dòng)力學(xué)研究[D];安徽師范大學(xué);2004年

8 王麗;C+H_2→CH+H解析勢(shì)能面及其動(dòng)力學(xué)研究[D];魯東大學(xué);2012年

9 肖克拉;Li_2K體系勢(shì)能面和動(dòng)力學(xué)研究[D];魯東大學(xué);2014年

10 汪江洪;Kr，Ne-N_2O體系勢(shì)能面和v_1正則模下的紅外光譜研究[D];安徽師范大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：2291696