Dependency of Sliding Friction for Two Dimensional Systems on Electronegativity
本文采用带有vanderWaals（vdW）修正的密度泛函理论（DFT）研究了电负性在五种不同二维单层体系滑动摩擦中的作用.我们发现，公度二维层状系统之间的摩擦力强烈依赖于所涉及的原子的电负性差。所有的二维层状结构表现出几乎相同的摩擦力的大小时，沿非极性路径滑动，独立的材料和表面结构。相反，对于沿极路径的滑动摩擦，摩擦力服从作为其组成原子的电负性差的函数的普适线性标度律。进一步的分析表明，电负性差异在二维单分子膜中诱导的原子偶极增强了电荷分布的均匀性，从而增加了滑动势垒。我们的研究揭示了电负性在低维系统摩擦中的重要作用，并为进一步设计纳米器件提供了一种策略。
2020-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Giant Wave-Drag Enhancement of Friction in Sliding Carbon Nanotubes
分子动力学模拟表明，当群速度与碳纳米管滑动速度相近的声子共振激发时，摩擦力显著增强.这种效应类似于飞行速度接近声速的飞机所经历的空气阻力的急剧增加，但不同之处在于它可以发生在多个速度范围内，具有不同的幅度，这取决于纳米管的原子级结构。这种现象是一个普遍的现象，可能会发生在其他纳米机械系统。
2006-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Sliding on a Nanotube: Interplay of Friction, Deformations and Structure
单个碳纳米管（CNTs）的摩擦性能进行了研究，通过滑动的原子力显微镜针尖横跨和沿其主轴。这种方向相关的摩擦行为被发现与结构缺陷，表面化学，和CNT手性的存在强烈相关。这项研究表明，它是实验上可以调整的CNT的摩擦/粘附性能，通过控制CNT的结构和表面化学，以及使用摩擦力来预测其结构和化学性质。
2013-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical transitions and sliding friction of the phase-field-crystal model with pinning
研究了考虑热涨落和惯性效应的钉扎相场晶体（PFC）模型的非线性驱动响应和滑动摩擦行为。该模型提供了一个连续的描述下的外部驱动力在有限的温度下，允许弹性和塑性形变的作用下，在基板上的吸附层。我们推导出一般的随机动力学方程的粒子和动量密度，包括热涨落和惯性效应。PFC模型的耦合方程进行了数值研究。在足够低的温度下，我们发现，初始钉扎相称层的速度响应显示滞后与动态熔化和冻结的过渡，增加和减少施加的力在不同的临界值。PFC模型中的非线性响应的主要特征类似于先前用吸附层的颗粒模型的分子动力学模拟获得的结果。
2010-01-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Accelerated molecular dynamics simulation of low-velocity frictional sliding
加速分子动力学（MD）模拟实现的AFM实验中发现的速度接近的滑动过程。在这项研究中，超动力学方法，最初设计用于扩展MD时间尺度的非驱动系统，适用于摩擦滑动系统。这种技术结合了一个并行算法，同时模拟系统的滑块位置的范围。使用2维和3维Lennard-Jones AFM模型的新方法进行测试。与传统MD的结果直接比较表明，验证方法的密切协议。
2009-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Adhesion and size dependent friction anisotropy in boron nitride nanotubes
利用原子力显微镜针尖沿管的主轴纵向滑动和横向滑动，研究了化学气相沉积（CVD）法合成的多壁氮化硼纳米管（BN-NTs）在硅衬底上的摩擦性能.由于管在尖端滑动期间的横向变形，与纵向滑动相比，发现横向滑动的摩擦系数更大。在这里，我们表明，BN-NTs中的摩擦各向异性，定义为每单位面积的横向和纵向摩擦力之间的比率，随着纳米管-衬底接触面积的增加。较大的接触面积表示较强的表面附着力，导致纵向摩擦系数更接近没有横向变形时的预期值。与碳纳米管（C-NT）相比，BN-NT在每个滑动方向上显示出介于CVD和电弧放电C-NT之间的中间值的摩擦系数。CVD BN-NTs具有更好的摩擦学性能和更高的氧化温度，可能是一个更好的候选人比CVD C-NTs在极端环境中的应用。
2013-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Frictional Duality Observed during Nanoparticle Sliding
摩擦学中最基本的问题之一涉及纳米尺度下摩擦的面积依赖性。在这里，实验中提出的纳米颗粒的摩擦阻力是通过推动他们与原子力显微镜的尖端测量。我们发现了两种共存的摩擦状态：当一些粒子显示出有限摩擦力随界面面积线性增加到310，000nm^2时，另一些粒子呈现出无摩擦滑动的状态。结果进一步表明，表面污染程度与这种双重性的发生之间存在联系。
2008-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bistability and Hysteresis in the Sliding Friction of a Dimer
在一维模型下，研究了二聚体在周期性基底上运动并受外力作用的稳态滑动摩擦。出现的非线性现象包括动态双稳态和滞后，并可以与早期的观测扩展系统，如弗伦克尔-Kontorova模型。几个观察到的功能可以令人满意地解释在驱动阻尼非线性振荡器的共振。升高温度往往会降低谐振峰值并消除滞后。
2005-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Nanofriction mechanisms derived from the dependence of friction on load and sliding velocity from air to UHV on hydrophilic silicon
本文研究了在扫描力显微镜（SFM）实验中，尖锐的硅针尖在平面Si（100）样品上滑动时，摩擦力随滑动速度和从空气到超高真空的法向载荷的变化关系。在环境条件下，两个表面都被亲水性的天然氧化物覆盖。在容纳SFM的真空室中抽气期间，作为所施加的法向载荷和滑动速度的函数的摩擦行为经历变化。通过分析这些变化，有可能确定三个不同的摩擦制度与相应的接触性能：（a）摩擦占主导地位的额外的法向力引起的毛细作用，由于厚的水膜的存在下，（b）更高的阻力，从有序的效果存在于薄水层和（c）低摩擦由于直接的固体-固体接触的样品与对方。根据环境条件和施加的正常载荷，所有三种机制可能同时存在。他们的个人贡献，可以通过调查的依赖性摩擦上施加的法向载荷以及在不同的压力制度的滑动速度，从而提供有关纳米级摩擦机制的信息。
2005-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Long Term Friction: from Stick-Slip to Stable Sliding
我们已经设计了一个原始的实验室实验，我们调查了大量的变形周期的单晶盐滑块的摩擦行为。由于其物理性质，盐，天然断层的替代品，允许摩擦和塑性形变和压力溶解蠕变在同一时间尺度上是有效的。在相同的实验中，我们观察到一个连续的变化的摩擦行为的滑块在恒定的条件下的刚度，温度和加载速度。粘滑状态逐渐消失，最终达到稳定滑动状态。同时，在显微镜下观察到的接触界面，开发出一个条纹状的形态与接触粗糙的长度和宽度增加，主张增加临界滑移距离DC。包括速度跳跃在内的补充实验表明，速率和状态摩擦定律的摩擦参数a和b随着累积滑移而逐渐消失。因此，在我们的实验条件下，摩擦的最终阶段与速率和状态无关。
2007-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Spatially resolved atomic-scale friction: Theory and Simulation
利用Green-Kubo关系和经典的分子动力学模拟，分析了小探针粒子在原子尺度表面上滑动时所受到的摩擦力.我们发现，在原子尺度上，摩擦张量可以急剧变化的位置和滑动方向的函数。格林-久保关系产生这种位置和方向的依赖性，从平衡模拟的时间依赖的协方差的力作用在探头上。我们发现，出乎意料的是，位置和方向的依赖性的能量耗散有关的（简单得多）静力协方差，特别是在极限的探针只有轻微扰动的表面粒子。相比之下，探测器所经历的（自由）能量景观通常不是局部耗散的良好指标。我们还讨论了利用局部和方向解决摩擦张量的优化策略。这使我们能够找到最佳的滑动路径和速度协议，例如，最小化给定时间内表面上两点之间的能量耗散。
2020-06-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Cracklike Dynamics at the Onset of Frictional Sliding
我们提出了一个弹塑性摩擦模型，其中包括界面刚度。稳态滑动摩擦的特点是一个通用的非单调行为，包括速度减弱和加强分支。在1D和侧向加载的应用程序后，我们证明了存在的瞬态裂纹状战线的速度是独立的声速，我们建议是类似于最近发现的缓慢的界面破裂战线。最重要的是，这些瞬态非均匀加载的前端的属性是由稳态前的解决方案在{ \em最小}的滑动摩擦法律，这意味着存在一个新的速度尺度和“禁断间隙”的破裂速度。我们强调界面刚度所发挥的作用，并补充我们的分析与二维缩放参数。
2011-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultrananocrystalline Diamond Film: Tribological Studies Against Metal and Ceramic Balls
本文研究了UNCD薄膜与三种不同的摩擦副（Al_2 O_3、SiC和钢球）的摩擦磨损行为。UNCD/钢滑动副在滑动过程的初期表现出较高的摩擦系数，随着滑动行程的延长，摩擦系数逐渐降低。这可能是由氧化机理解释的。然而，在UNCD/SiC的情况下，观察到高的摩擦值，这是由于强大的粘附力作用在整个滑动界面。UNCD/Al_2O_3滑动组合具有稳定的低摩擦系数。这是由化学惰性界面和石墨摩擦层形成。
2018-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale sliding friction versus commensuration ratio
克里姆和维多姆的先驱工作揭示了原子尺度上摩擦的粘性本质的起源。这产生了广泛的实验和理论活动。然而，基本的问题仍然是开放的，如滑动摩擦和衬底的拓扑结构之间的关系，以及对接触表面的温度的依赖性。在这里，我们提出的结果，使用分子动力学，声子摩擦系数（$η_{ph}$）的吸附物-基板界面的一维模型。研究了吸附质与基质之间的不同吸附关系以及$η_{ph}$的温度依赖性。在我们研究的所有情况下，$η_{ph}$都与底物的吸附振幅成二次方关系，但它是底物与吸附质之间的吸附比的非平凡函数。最引人注目的结果是一个深和广泛的区域的小值的$η_{ph}$为基质-吸附物的膨胀比之间的$\approx 0.6-0.9$。我们的研究结果揭示了一些矛盾的结果，在文献中发现的声子和电子摩擦的相对大小。
2005-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Friction on incommensurate substrates: Role of anharmonicity and defects
我们提出了分子动力学模拟的一维和二维珠弹簧模型在无公度基板上滑动。我们研究了相互作用、非谐性和结构缺陷对滑动摩擦的影响。在他们的情况下，我们确认早期的研究结果，即，在特殊的共振滑动速度，摩擦是最大的。当滑离共振时，部分热化状态是可能的，由此只有少量的振动模式被激发，但是其动能已经是麦克斯韦-玻尔兹曼分布。非谐性和缺陷通常会破坏部分热化，而导致完全热化，这意味着更高的摩擦。对于具有周期性边界的滑块，热化开始于其空间调制与无公度晶格兼容的振动模式。对于盘形滑块，对应于与滑块半径兼容的调制的模式最初是最主要的。通过调整滑块边缘的机械特性，可以控制这种效果，从而显著改变所覆盖的滑动距离。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Molecular simulations of sliding on SDS surfactant films
本研究通过分子动力学模拟揭示了物理吸附在金上的SDS单层和半圆柱聚集体的两种摩擦状态及其转变机制，发现高载荷下摩擦力随密度单调增加符合犁沟模型，低载荷下摩擦系数最小值源于粘附、排斥与犁沟效应的竞争。
2023-04-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Friction Force for Self-Excited Systems
本文提出了一种由沿周期势滑动的自激振子构成的低摩擦模型。结果表明，如果自激影响的身体切向滑动的表面，比粘滑修改和减少能量耗散在运动过程中观察。
2002-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Single-layer MoS2 roughness and sliding friction quenching by interaction with atomically flat substrates
实验研究了沉积在SiO2、云母和六方氮化硼（h-BN）衬底上的单层MoS 2晶体的表面粗糙度和横向摩擦力。粗糙度和滑动摩擦测量通过原子力显微镜（AFM）进行。我们发现一个很强的依赖性的MoS 2粗糙度的底层衬底材料，是h-BN的衬底，更好地保持了平整度的MoS 2晶体。横向摩擦力也随着粗糙度的降低而降低，并且对于h-BN衬底上的MoS 2薄片达到其最低值。然而，它仍然高于块状MoS 2晶体的表面，我们将其归因于由于竞争的尖端与薄片和薄片与衬底的相互作用而导致的薄片的变形。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of the Observed Ultra-Low Friction between Sliding Polyelectrolyte Brushes
使用基于Miklavic Marcelja的平均场论的修改版本的方法表明，由于与两个聚合物刷涂覆的表面相关的抗衡离子而产生的渗透压应该可以支持合理的负载（即，约$10^6 Pa$），刷保持足够远的距离，以防止属于两个刷的聚合物缠结，从而避免被认为是静摩擦和干摩擦的主要机制。
2008-05-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Stiffness and atomic-scale friction in superlubricant MoS$_2$ bilayers
通过从头算精确力场和分子动力学模拟，我们证明了层刚度对二维范德华异质结构的超润滑状态有深远的影响。这些被设计为具有相同的层间滑动能量表面，但是具有不同刚度的层，使得刚度对超润滑状态下的微观摩擦的影响可以被隔离。层内刚度的两倍增加将摩擦减小约六倍。最重要的是，我们发现两个滑动制度作为滑动速度的函数。在低速下，由运动产生的热量在层之间有效地交换，并且摩擦力与滑动层是否比基底更软或更硬无关。相反，在高速下，摩擦热通量不能足够快地交换，并且观察到层之间的显著温度梯度的建立。在这种情况下，温度分布取决于滑块是否比基板软。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Velocity dependence of kinetic friction by multi-scale Quantum Mechanics/Green's Function molecular dynamics
University of Bologna（博洛尼亚大学）；University of Modena and Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）
本研究通过多尺度量子力学/格林函数分子动力学方法，揭示了动能摩擦与滑动速度之间的依赖关系，发现摩擦力随速度增加而减小，并揭示了低速和高速下的不同滑动机制。
2025-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Friction of Physisorbed Nanotubes: Rolling or Sliding?
基于最新的原子间力场理论，对沉积在石墨烯上的碳纳米管和h-BN纳米管的结构和运动进行了理论研究。结果表明，任何典型的柱面近似基本上是不准确的。NT倾向于在与基底的界面处变平，并且在驱动时，它们可以根据它们的尺寸和它们与基底的相对取向而滚动或滑动。在外延对齐的方向，我们发现，滚动始终是主要的运动机制，产生的动摩擦线性增长的墙壁的数量，反过来又造成了前所未有的超线性缩放的接触面积。30度的错位提高了超润滑效果，使滑动有利于滚动。由此产生的滚动到滑动的过渡未对齐的NT解释方面出现在大型多壁管，这是负责增加的旋转刚度的小面。修改的几何条件提供了一个额外的手段，大幅剪裁在这个独特的摩擦学系统的摩擦性能。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Static Friction Coefficient Depends on the External Pressure and Block Shape due to Precursor Slip
阿蒙顿定律指出，固体物体上的最大静摩擦力与载荷力成正比，与表观接触面积无关。这一规律表明，静摩擦系数不依赖于外部压力或物体形状。在这里，我们数值研究的滑动运动的三维粘弹性块在刚性基板上使用有限元法（FEM）。宏观静摩擦系数随外压、物体长度或宽度的增加而减小，这与阿蒙顿定律相矛盾。在块体滑动之前，在块体和基底之间的2D界面中发生前驱滑动。宏观静摩擦系数的减小通过大块滑动之前的前驱体滑动的临界面积来缩放。对简化模型的理论分析表明，大块滑动是由速度减弱的局部摩擦引起的准静态前驱滑动的不稳定性引起的。我们还表明，临界滑移区决定宏观静摩擦系数，这解释了有限元模拟的结果。
2023-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Load-Dependent Sliding behavior of WSe2-x solid lubricant coating
本文对比研究了磁控溅射沉积的亚化学计量二硒化钨与二硫化钼涂层的宏观及纳米摩擦学性能，发现二硒化钨在潮湿空气中摩擦更低且对湿度敏感性更低，并证实表面摩擦加热是导致摩擦载荷依赖性的关键因素。
2025-08-12 cond-mat.mtrl-sci
On the connection between sliding friction and phonon lifetimes: Thermostat induced thermolubricity effects in molecular dynamics simulations
典型的纳米摩擦学模拟设置是半无限衬底，其特征在于顶部的滑动珠，并且较低的衬底层恒温以控制温度。一个挑战是处理从基底下边界背反射的声子，因为这些声子将人为地减少作用在滑动珠上的摩擦FR。一种提出的解决方案是使用朗之万恒温器，其在温度TLAN下操作，并且具有相应的阻尼参数，最佳地调谐，使得FR最大化[Benassi等人，PHYSREVB，V82，P081401，2010]。在本文中，该方法被重新审视，并涉及到基板声子寿命，基板温度Tcb，和滑动速度。在低滑动速度，粘滑事件之间的时间是大的声子寿命相比，我们没有观察到太多的依赖性FR的Gamma，这里的恒温器调谐是不需要的。在高滑动速度下，在改变Gamma时，我们确认了上述摩擦最大值，但也观察到Tmax的明显最小值，其在这里偏离TLAN。对于强烈非谐的衬底粒子相互作用，FR随Gamma的变化可以理解为热致陆性的表现，背反射基本上不重要。相反，对于谐波相互作用，声子寿命变得非常长，FR强烈地受到背反射声子的影响，但不足以推翻热致液晶性。
2019-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Sliding friction and superlubricity of colloidal AFM probes coated by tribo-induced graphitic transfer layers
本研究利用胶体探针AFM探索石墨表面的滑动摩擦与超润滑现象，发现摩擦诱导的转移层使系统转变为低摩擦状态，其载荷驱动的粘滑到超润滑转变可由Prandtl-Tomlinson模型描述，且耗散随基底原子起伏增加而增大。
2024-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Relaxation and Recovery in Hydrogel Friction on Smooth Surfaces
\textbf{Background}水凝胶是交联聚合物网络，可吸收和保留大部分液体。在临界滑动速度附近，水凝胶压在光滑表面上表现出在多个时间尺度上发生的时间依赖性摩擦行为，但这些动力学的起源尚未解决。\textbf{Objective}在这里，我们表征这种时间依赖性制度，并表明它是符合两个不同的分子过程：滑动诱导的松弛和静态恢复。\textbf{Methods}我们的实验使用一个定制的销盘摩擦计来检查在各种滑动条件下（从几分钟到几小时）光滑的聚（甲基丙烯酸甲酯）表面上的聚（丙烯酸）水凝胶。\textbf{Results}我们表明，在一个固定的滑动速度，摩擦系数呈指数衰减，并达到一个稳态值。与这种衰减相关的时间常数随滑动速度呈指数变化，并且对界面的任何先前摩擦剪切敏感。这个过程是可逆的;在停止滑动时，摩擦系数恢复到其原始状态。我们还表明，剪切的初始方向可以作为一个可观察到的“记忆”的印记，并在24小时的反复摩擦剪切是可见的。\textbf{Conclusions}我们将这种行为归因于近表面聚合物网络的纳米级延伸和弛豫动力学，从而导致具有两个平行时间尺度的摩擦弛豫和恢复模型。
2021-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
The contribution of plastic sink-in to the static friction of single asperity microscopic contacts
我们报告的微尺度摩擦实验金刚石/金属和金刚石/二氧化硅接触千兆帕斯卡的接触压力下。使用一种新的纳米探针技术，它具有足够的力和刚度的动态范围，我们证明了从纯粹的界面滑动在纳米尺度的情况下，至少有一个滑动体经历一些塑性形变的过渡所涉及的过程。对于微米级金刚石球形尖端在金属基底上的滑动，由切向牵引引起的基底的额外局部塑性屈服导致尖端沉入表面，增加了在加载方向上的接触面积，并导致在犁削期间高于动力学的静摩擦系数。这种下沉在熔融石英中基本上不存在，并且没有观察到摩擦下降，通常摩擦较低。从静摩擦范围内的下沉到滑动摩擦范围内的犁削的过渡由接触界面的失效介导，其由能量耗散的急剧增加指示。在较低的接触压力下，扫描探针或表面力装置实验的弹性界面滑动行为特征被恢复，弥合了纳米摩擦学和塑性主导的宏观摩擦之间的差距。我们描绘的材料和几何因素，决定过渡。我们还发现，一些意想不到的光投射在静态和动态摩擦之间的差异的起源。
2021-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Dynamic instabilities of frictional sliding at a bimaterial interface
我们研究了二维线性稳定性分析的可变形固体的有限高度$H$，稳定地滑动的刚性固体的顶部内的一个通用的速率和状态摩擦型本构框架，充分考虑弹性动力学效应。我们推导出的线性稳定性谱，量化的摩擦本构关系和不稳定相关的弹性动力学双材料之间的耦合正常的应力变化和界面滑移，和有限的尺寸效应的稳定之间的相互作用。与摩擦本构关系有关的稳定效应包括速度强化摩擦（即~摩擦阻力随着滑动速度的增加而增加，瞬时的和在稳态条件下）以及对法向应力变化的规则化响应。我们首先考虑小波数$k$限制，并证明在这种情况下，均匀滑动是普遍不稳定的，独立的摩擦法的细节。这种普遍的不稳定性是由传播的波导状模式介导的，其增长最快的模式的特征在于满足$k H\!\sim\!{\cal O}(1)$的波数和与$H^{-1}$成比例的增长率。然后，我们考虑极限$k H\!\to\!\infty$，并推导出在这种情况下的稳定相图。我们表明，占主导地位的不稳定模式的传播速度在相反的方向上的滑动方向的接近的摩擦波的速度。在一定的物理参数范围内，也存在沿滑动方向以接近剪切波速传播的失稳模态。最后，我们表明，在广义速率和状态摩擦模型的框架内，有限时间正则化的正常应力变化的反应，往往会促进稳定性。
2015-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.PS
A model of friction with plastic contact nudging: Amontons-Coulomb laws, aging of static friction, and non-monotonic Stribeck curves with finite quasistatic limit
本文提出一种粗糙表面摩擦模型，通过引入接触凸起的塑性侧向微调，同时捕捉Amontons-Coulomb定律、静摩擦老化及非单调Stribeck曲线。核心贡献在于以最小模型要素统一描述动、静摩擦关键观测现象。
2023-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High Speed Friction Microscopy and Nanoscale Friction Coefficient Mapping
随着纳米/微米尺度的机械设备越来越多地被采用，了解纳米尺度的摩擦和磨损，特别是在技术上相关的滑动速度是至关重要的。因此，一种新的技术已经开发的摩擦系数映射（FCM），利用高速原子力显微镜的最新进展。该技术基于单个位置的一系列图像有效地获取摩擦力曲线，每个图像具有递增的较低载荷。因此，摩擦系数的真实地图可以唯一地计算异质表面。这些参数是在扫描速度快至2毫米/秒的微制造二氧化硅台面和金涂层坑，产生的结果是相同的传统的速度测量，尽管是1000倍快。为了证明自定义设置的滑动速度上限，云母的摩擦性能报告为200 μm/sec至2 cm/sec。虽然FCM适用于任何AFM和扫描速度，但异质滑动或滚动组件的定量纳米摩擦学研究因此是唯一可能的，即使在MEMS，生物植入物或数据存储系统等设备的实际速度下也是如此。
2014-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Stiction Mode by Friction Vector Rotation
我们数值研究了一个简单的滑动系统：一个刚性的质量拉动的弹簧具有很强的面内刚度各向异性和一个小的错位角。模拟结果表明，在这个系统中出现的明显的粘滞相实际上是一个非常缓慢的蠕变阶段，随后是快速的滑动，滑移。令人惊讶的是，摩擦力的绝对值从粘附阶段的一开始就几乎保持恒定，仅仅在滑动平面内旋转。我们把这种由于力矢量的旋转而引起的表观粘滞的具体机制称为“动态粘滞”。
2020-09-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Gold Clusters Sliding on Graphite: a Possible Quartz Crystal Microbalance Experiment?
石墨上的金纳米团簇的大的测量的2D扩散系数已经在实验上和理论上已知了大约十年。当受到横向力时，这些簇应该以可以测量的摩擦量滑动。本文研究了在300 ~ 600 K温度范围内，用石英晶体微天平（QCM）测量250个金原子团簇在石墨衬底上的声子滑动摩擦的可能性。假设爱因斯坦的普通布朗运动关系成立，并利用实验上可得到的扩散系数的活化行为，我们可以预测滑动摩擦和滑移时间随温度的变化。发现一个典型的沉积金团簇在450-500 K或200 C的温度下可以产生10^（-9）秒的标准可测量尺度的滑移时间。由于金纳米团簇也可能在这些温度下熔化，QCM将提供额外的机会通过摩擦变化观察这种现象。
2007-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Defects on Friction for a Xe Film Sliding on Ag(111)
用分子动力学模拟方法研究了台阶缺陷和随机排列的点缺陷（如空位或替代杂质）对氙单层膜在银（111）衬底上滑动时摩擦力的影响，并与衬底表面势中最低阶微扰理论的结果进行了比较.对于台阶的情况，摩擦力的大小和速度依赖性强烈地依赖于相对于台阶的滑动方向和摩擦强度。当所施加的力F垂直于台阶时，薄膜在F小于临界力Fc时被钉扎。然而，膜沿着台阶的运动不是固定的。滑动速度随时间的波动提供了粘滑运动和热激活蠕变的证据。模拟完成与基板含有5%的浓度的随机点缺陷的各种方向的施加的力表明，该膜被钉扎的力低于临界值。然而，临界力仍然远低于石英晶体微天平（QCM）实验中衬底振荡施加在膜上的有效惯性力。最低阶微扰理论的衬底电位示出与模拟一致的结果，它是用来给一个物理图片可以预期的真实表面，其中包含许多缺陷。
1999-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Correlation between stick-slip frictional sliding and charge transfer
十年前，Budakian和Putterman（Phys. Rev. Lett.，{ \bf 85}，1000（2000））将摩擦归因于当表面力装置的金尖端在聚甲基丙烯酸甲酯表面上拖动时由接触充电引起的键的形成。我们提出了一个粘滑模型，捕捉粘滑事件和电荷转移之间的相关性，以及缺乏正常负载上的连接力跳跃和电荷转移的比例因子的依赖性。在这里，粘滑动力学的粘弹性和塑性形变的时间尺度之间的竞争，并由于与接触充电起次要作用的拉动速度。我们的模型提供了一个替代的基础上解释大多数实验结果，而不归因于摩擦接触充电。
2010-07-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.CD
Systematic Breakdown of Amontons' Law of Friction for an Elastic Object Locally Obeying Amontons' Law
在许多干态下固体与固体基体的滑动系统中，摩擦力与表观接触面积无关，而与载荷成正比。这种行为被称为阿蒙顿定律，表明摩擦系数或摩擦力与载荷力的比值是恒定的。然而，在这里，使用数值和分析方法，我们表明，阿蒙顿定律打破系统在一定条件下的弹性物体经历的摩擦力，局部服从阿蒙顿定律。宏观的静摩擦系数，它对应于体积滑动的对象的开始，随着压力或系统长度的增加而减小。这种减少的结果，从前体滑移开始之前的整体滑动，并与某些以前的实验结果是一致的。这些行为的机制是明确的。这些结果将为控制摩擦提供新的见解。
2013-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nonmonotonic Magnetic Friction from Collective Rotor Dynamics
University of Konstanz（康斯坦茨大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
研究揭示磁驱动构型动力学可导致非单调摩擦现象，通过分子动力学模拟和简化模型证实集体磁重构是能量耗散的主要因素，为无接触摩擦控制和磁传感提供新途径。
2026-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.app-ph
Kinetic Friction due to Ohm's Law Heating
利用Bruch最近对由于欧姆定律加热而在金属表面上谐波振荡的单层氮膜的运动的阻尼的计算和对欧姆定律加热机制的T-F近似处理，该加热机制解释了金属表面区域的非零厚度，有人认为，这种摩擦机制能够解释最近的测量结果，即当低于其超导转变温度时，在铅衬底上滑动的氮膜的摩擦下降。布鲁赫的计算也变得更加透明，因为他重新计算了以恒定速度滑动的薄膜，而不是振荡。使用这种处理，它很容易表明，布鲁赫的计算是等效的积分波耶的解决方案的问题的电荷滑过金属表面的单层氮膜的电荷密度。
2001-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic contributions to the deviation from Amontons friction law
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）；University of Basel（巴塞尔大学）
研究MX₂单层在Au(111)和Ag(111)基底上摩擦行为，发现摩擦力与正压力非单调关系，表明纳米尺度摩擦定律失效，揭示多种滑动模式共存。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic versus Phononic Friction of Xenon on Silver
采用分子动力学模拟研究了单层膜在Ag（001）和Ag（111）表面上的摩擦行为。对于几个值的电子贡献的摩擦的个别的声子原子，内叠加声子耗散计算作为一个函数的振幅的衬底电位，这是一个相关的参数考虑。在数值计算结果的准确性和不确定性与目前已知的相关参数的值，我们得出结论，电子和声子耗散通道是同样重要的。虽然声子摩擦引起的快速变化与覆盖，电子摩擦提供了一个大致覆盖无关的贡献，总的滑动摩擦。
1999-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Friction in a solid lubricant film
利用分子动力学分子动力学研究了两个基底之间的薄（一到五层）润滑膜的运动接触，并利用Langevin方程进行了研究，其外部阻尼系数取决于原子相对于基底的距离和速度，其动机是微观结构。他们表明，最小的摩擦系数是获得固体滑动制度。结果的详细分析，与其他微观摩擦建模方法的比较，以及可以与实验进行比较的量的评价，例如从粘滑到平滑滑动的过渡速度，用于讨论摩擦的微观模拟的相关性。
2000-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Generalized master curve procedure for elastomer friction taking into account dependencies on velocity, temperature and normal force
弹性体与刚性基底滑动接触时，摩擦系数可能取决于大量的系统参数和载荷参数，包括法向力、滑动速度、接触体形状、表面粗糙度等。因此，压痕深度可以被认为是摩擦的“鲁棒控制参数”之一。简单形状和分形表面的摩擦模型表明，弹性体的摩擦系数一般应该是滑动速度，表面梯度，松弛时间和微接触的尺寸的无量纲组合的函数。弛豫时间只取决于温度和表面斜率，微接触的大小主要取决于压痕深度。基于这种摩擦定律的一般结构，我们提出了一个广义的主曲线程序的弹性体摩擦的显着的控制参数-压痕深度（或法向力）考虑。与经典的主曲线的生成不同，在不同的压痕深度的情况下，需要在水平和垂直方向上的移动的依赖性“摩擦-速度的对数”的水平移动。实验研究了不同压痕深度和温度下弹性体的摩擦系数对滑动速度的影响，并根据这一假设生成了主曲线。
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Non-monotonicity of the frictional bimaterial effect
沿分离不同弹性材料的摩擦界面的滑动与沿分离相同材料的界面的滑动性质不同，这是由于在前一种情况下存在界面滑移和法向应力扰动之间的弹性动力学耦合。这种双材料耦合的摩擦界面的动力学，包括其稳定性和破裂沿他们的传播具有重要意义。我们表明，虽然这种双材料耦合是一个单调递增的函数的双材料对比度，当它耦合到界面剪切应力扰动通过摩擦法，各种物理量表现出非单调依赖于双材料对比度。特别是，我们表明，对于一个正规化的库仑摩擦，不稳定的界面扰动的均匀滑动的最大增长率是一个非单调函数的双材料对比度，并提供分析洞察这种非单调性的起源。我们进一步表明，对于速度加强率和状态摩擦，均匀滑动的不稳定界面扰动的最大增长率也是双材料对比度的非单调函数。沿双材料界面滑动削弱摩擦的动态破裂模拟结果提供的证据表明，理论预测的非单调性持续在非稳态，瞬态摩擦动力学。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
On the application of fracture mechanics mixed-mode models of sliding with friction and adhesion
正如Menga，Carbone和Dini（MCD）最近在一篇有趣和刺激性的论文中提出的那样，将断裂力学能量概念应用于滑动粘附接触的情况下，在界面处施加剪应力也是恒定的，并且等于材料常数（如在实验中所示），导致接触面积的增加，而这从未观察到。我们补充说，严格的MCD理论也预测的尺寸效应，因此在滑动过程中也没有观察到在实验中的JKR曲线的失真。最后，一个简单的例子与纯模式I接触的情况下，导致在MCD理论的一个无界的接触面积，这是很难解释的，而不是一个可能更正确的限制的毛吉斯-达格代尔解决方案的粘性球时，泰伯参数为零，即DMT的解决方案。因此，我们讨论的MCD理论的影响，虽然他们可能是相当学术：最近的半经验模型，与适当的选择的经验参数，似乎更有前途和强大的实际实验建模。
2019-07-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamics and Friction in Double Walled Carbon Nanotubes
这篇博士论文的目标是表征纳米管中的摩擦特性，并从更一般的角度理解摩擦的微观起源。事实上，相对简单的系统使我们能够更容易地解释所观察到的物理现象比在更大的系统。为了实现这一目标，非平衡统计力学首先允许开发基于朗之万方程的模型，该方程描述了双壁纳米管中的旋转和平移动力学。分子动力学模拟，然后允许验证这些分析模型，从而研究一般性质的摩擦，如依赖于接触面积，温度和几何形状的纳米管。结果表明，摩擦力随滑动速度或角速度线性增加，直到非常高的值，超过该值，非线性出现增强耗散。在线性制度，它示出的动态摩擦力和速度之间的比例因子是由时间积分的回复力的自相关函数的滑动摩擦和旋转摩擦的扭矩。此外，一种新的共振摩擦现象，增加显着耗散观察到的滑动运动在某些类型的纳米管。这种效应在对应于纳米管的某些振动模式的滑动速度下产生。当动力学由速度的线性摩擦描述时，由于分子动力学模拟，摩擦与接触面积成比例的经验定律得到了很好的验证。另一方面，摩擦力随着温度而增加。
2009-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical charging effects on the sliding friction of a model nano-confined ionic liquid
最近的测量表明，利用离子液体（ILs）作为智能润滑剂的纳米接触，调整其摩擦学和流变学性能的滑动界面充电的可能性。根据我们早期对模型IL的纳米级约束和挤出的充电效应的理论研究，本文采用分子动力学模拟的方法研究了该模型在荷电条件下的摩擦和润滑特性，首先描述了两个等电荷平板在几层分子层的限制距离内滑动的情况，发现滑动剪切应力随着IL层的数目而增加逐步减少。然而，剪切应力显示，在每个给定的层数，只有一个弱的依赖于正常的负载的精确值，结果与最近的实验中提取的数据一致，我们随后描述的情况下，相反充电的滑板，并遵循剪切应力时，充电是缓慢的，并在固定的负载下，在时间的过程中，反向的。尽管负载是固定的，但受限IL层的数量和结构随着电荷的变化而变化，这反过来又驱动了强烈的摩擦变化。后者首先涉及IL膜的充电引起的冻结，然后是放电引起的熔化，两者都可以通过纳米级限制来实现。充电引起的摩擦变化的另一种机制是最大剪切平面从中间膜到板-膜界面的移位，反之亦然。虽然这些事件和结果总是取决于模型IL的参数，并在其与板的具体相互作用，本研究有助于确定各种可能的行为，在非常简单的假设下获得，同时将其连接到一个基本的平衡热力学图片。
2015-08-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Does Rotational Melting Make Molecular Crystal Surfaces More Slippery?
由大致球形的分子组成的晶体的表面在其在T= T $_r$的体旋转相变之上暴露出自由旋转分子的地毯，其可能在滑动摩擦中起“纳米轴承”的作用。我们探索了广泛的分子动力学模拟的摩擦和粘附力的变化所经历的滑动C $_{60}$片的原型系统C $_{60}$富勒烯的表面上。在固定的薄片取向，这两个数量表现出只有一个适度的摩擦下降的顺序20%的过渡。然而，附着力和摩擦力下降了$\sim$ 2倍，因为薄片破坏了其与C $_{60}$表面晶格的完美角度对准，这表明在T $_r$的拉脱过程中熵驱动的对准-未对准开关。结果可能与滑动Kr岛相关，其中在T $_r$处观察到非常小的摩擦差异，但也与C $_{60}$涂层头端的滑动相关，其中报告了显著因子$\sim$ 2下降。
2014-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of Wettability, Adhesion, and Instabilities in Transitions During Lubricated Sliding Friction
本研究通过实验揭示软材料润滑摩擦中，润湿性主导混合至边界润滑转变，而载荷引发的弹性不稳定性主导弹流至混合润滑转变。
2024-12-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Velocity Weakening in Anisotropic Friction on a Tilted Titania Nanorod Forest
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）
本研究通过实验和模型揭示了倾斜钛酸杆森林中各向异性摩擦的速率削弱现象，为微尺度滑动传感器设计提供了新思路。
2026-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomic-scale simulations on the sliding of incommensurate surfaces: The breakdown of superlubricity
在原子力显微镜（AFM）中摩擦滑动的分子动力学模拟表明，无公度表面之间的超润滑性对针尖柔顺性和施加的法向力具有明显的依赖性。当刚性尖端和低法向力的动摩擦消失时，超润滑性能在较软尖端和高法向力的情况下失效。模拟提供的证据表明，Frenkel-Kontorova-Tomlinson（FKT）缩放同样适用于一个更现实的3-D不相称的AFM模型，除了在非常低的刚度和高的正常负载限制的限制。不像FKT模型中的故障的超润滑性一致的亚稳态的出现，在3-D模型中，一些亚稳态出现，以减少摩擦力，导致非单调的依赖力的正常负载和尖端的顺应性。亚稳态随滑块位置而变化，并且这些亚稳态的相对稳定性导致取决于滑动速度的变化的过渡机制。
2009-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fracture and Friction: Stick-Slip Motion
讨论了弹性块在刚性基底上滑动时的粘滑运动。我们认为，对于一个给定的外部剪切应力，该系统显示了一个不连续的非平衡过渡，从一个统一的坚持状态，以统一的滑动在一些临界应力，这是什么，但格里菲斯裂纹扩展阈值。当给定驱动速度而不是外加应力时，会出现非均匀滑动模式。向均匀滑动的过渡发生在临界速度处，该临界速度与临界应力有关。我们解决了一个周期性的粘滑模式的稳态运动的弹性问题，并推导出运动方程的尖端和resticking结束的滑动脉冲。在滑移区，我们使用线性粘性摩擦定律，即使在小的滑动速度下也不假设任何固有的不稳定性。我们发现，在许多其他模式形成系统中，稳态分析本身并不唯一地选择模式的所有内部参数，特别是主波长。使用一些似是而非的类比一阶相变，我们讨论了一个“软”的选择机制。这允许估计内部参数，如裂纹速度，主波长和作为驱动速度的函数的滑移相的相对分数。我们的研究结果的相关性，最近的实验进行了讨论。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High-pressure lubricity at the meso- and nanoscale
随着载荷的增加，滑动摩擦的增加是宏观世界中的经典现象。在这里，我们讨论的可能性，摩擦上升有时可能会变成下降时，在中尺度和纳米尺度，一个有限的润滑剂膜分离结晶滑块经历强烈的分层和固化。在压力下，从N到N-1层的过渡可能意味着结晶润滑剂的横向周期性的变化足以改变晶体结构的匹配，影响随后的摩擦跳变。当剪切梯度最大值从润滑剂中间（以具有或不具有剪切熔化的强粘滑为标志）切换到结晶滑动体-润滑剂界面（以平滑的超润滑滑动为特征）时，可能发生压力引起的摩擦下降。我们提出了高压滑动模拟显示摩擦下降的例子，表明它们可能与边界润滑中的局部行为相关。
2013-01-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Novel Friction Law for the Static Friction Force based on Local Precursor Slipping
固体物体在固体基底上的滑动需要大于最大静摩擦力的剪切力。通常认为，最大静摩擦力与加载力成比例，而不取决于表观接触面积。最大静摩擦力与加载力之比被称为静摩擦系数mM，其被认为是常数。在这里，我们进行的实验表明，静摩擦力的滑块在基板上遵循一种新的摩擦法在一定条件下。当加载力增加或表观接触面积减小时，mM的大小减小。这种行为是由局部前体的整体滑动开始之前的滑动，是符合最近的理论。本研究的结果将开发新的方法控制静摩擦。
2014-09-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Granite sliding on granite: friction, wear rates, surface topography, and the scale-dependence of rate-state effects
Saarland University（萨尔兰大学）；Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院兰州化学物理研究所）；Peter Grünberg Institute (PGI-1), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心彼得·格林贝格研究所（PGI-1））；MultiscaleConsulting（多尺度咨询公司）
研究发现花岗岩滑动摩擦主要由冷焊主导，而非颗粒磨损，且摩擦与磨损对温度和水的依赖性低，分子动力学模拟验证了摩擦机制和高温下的界面剪切强度变化。
2026-02-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.geo-ph
