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
Multiscale study of the dynamic friction coefficient due to asperity plowing
宏观标称平坦表面在纳米级水平上是粗糙的，并且由纳米微凸体组成。因此，宏观粗糙表面的摩擦性能是由纳米粗糙接触副在剪切作用下的力学行为决定的。在这项工作中，我们首先使用分子动力学模拟来研究单接触对之间的非粘性剪切。随后，为了估计粗糙表面的摩擦系数，我们将单个接触对的摩擦行为实现为Greenwood-Williamson型统计模型。通过采用目前的多尺度方法，我们使用的尺寸，速率和取向的影响，这源于纳米级的位错塑性，以确定系统参数，如表面粗糙度和分离，加载速度和方向的宏观摩擦系数的依赖。我们的模型预测了一个非常规的依赖关系的摩擦系数上的正常接触载荷，这已被观察到在纳米级的摩擦测试。因此，该模型代表了在纳米级水平上理解一些相关的表面摩擦宏观现象的一步。
2020-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
KMC-MD Investigations of Hyperthermal Copper Deposition on Cu(111)
KMC-MD（Kinetic MonteCarlo-分子动力学）模拟了超热能（10-100 eV）下铜的同质外延生长，揭示了在低温（50 K）和合理的流量（1 ML/s）下的重入逐层生长模式。这种生长模式是由于原子与超高温动能成为插入岛时，冲击网站是一个台阶边缘附近。用分子动力学计算的原子插入产率在（111）阶跃边缘附近达到最大值（18 eV）。KMC-MD模拟生长膜和RMS粗糙度的最小值作为能量接近25 eV的函数。我们发现，RMS的粗糙度饱和的覆盖范围超过0.5 ML的能量大于25 eV的薄膜生长，由于发病的adatom空位形成附近20 eV。空位-空位对增加了岛核密度和台阶边缘密度，这增加了可用于插入原子的位点的数量。在这种制度下，最平滑的增长是通过最大限度地提高岛和台阶边缘密度，从而扭转了传统的温度和通量的作用：低温和高通量产生最光滑的表面在这些薄膜。岛密度的急剧增加被发现在室温下持续存在，其中岛密度从20到150 eV增加一个数量级。
2002-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Exploring the effect of geometric coupling on friction and energy dissipation in rough contacts of elastic and viscoelastic coatings
我们研究的摩擦行为的弹性和粘弹性薄涂层粘结到一个看似刚性的基板和滑动对粗糙的轮廓在界面处存在库仑摩擦。其目的是探索的正常和切向位移场之间的耦合所产生的有限的材料厚度和量化的贡献，这可能对能量损失的影响。我们发现，由于法向切向耦合，不对称的接触，从而观察到额外的摩擦，即使是纯弹性层，确实与零体积能量耗散。此外，在粘弹性涂层的情况下，由于耦合，增强的粘弹性摩擦被报道，这一次也需要更大的体积能量耗散。几何耦合还引入了涉及较大尺度法向位移的额外相互作用，这导致在给定法向载荷下与非耦合接触相比接触面积的显著增加。这些结果表明，在接触界面的情况下，涉及薄的可变形涂层粘结到显着更硬的基板，界面剪切应力的摩擦和接触行为的影响不能忽略。
2020-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Enhanced Electron Transport in Thin Copper Films via Atomic-Layer Materials Capping
采用基于密度泛函理论和非平衡格林函数的第一性原理计算，研究了表面终止对纳米铜片电子输运性质的影响.以理想的、干净的（111）表面和氧化的表面作为基线，我们探索了用石墨烯、六方硝酸硼、二硫化钼和锡烯覆盖平板的效果。与理想表面相比，表面氧化物抑制弹道电导的因子为10。用石墨烯覆盖理想的铜表面略微增加电导，但MoS $_2$和锡烯由于在界面处的更强的相互作用而具有相反的效果。有趣的是，我们发现用石墨烯或MoS $_2$覆盖原子级粗糙的铜表面，由于减少了散射，每单位长度的电阻分别降低了20%和13%。在这项工作中提出的结果表明，二维材料可以用作超薄内衬金属互连技术，而不会增加互连线电阻率显着。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Aging and configurational memories at rough frictional interfaces
Van der Waals–Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯-泽曼物理研究所）
通过纳米分辨率滑动实验，发现静摩擦源于滑动起始时的摩擦过冲，并推导出控制粗糙峰集体构型演化的微分方程，证明静摩擦是集体粗糙峰动力学的涌现结果。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
In-situ study of rules of nanostructure evolution, severe plastic deformations, and friction under high pressure
本研究引入粗糙金刚石压砧实现高压原位观测，发现严重预变形Zr的屈服强度与纳米结构参数在ω相下达到与压力、应变及路径无关的稳态，而α相稳态因压砧粗糙度不同而异，对塑性理论提出挑战。
2023-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic modelling of friction of Cu and Au nanoparticles adsorbed on graphene
我们提出了经典的分子动力学计算的行为的铜和金纳米粒子的石墨烯片，剪切与恒定施加的力$F_{\rm a}$。从衬底作用在颗粒上的力$F_{\rm s}$取决于纳米颗粒的材料（Au或Cu），并且表现出对时间的依赖性，我们将其归因于金属纳米颗粒表面原子位置与石墨烯晶格之间的局部可折叠性。作用在Au纳米颗粒上的$F_{\rm s}$（摩擦力）的时间平均值随着接触面积线性增加，具有接近实验可观察到的斜率。提出了一个定性模型来解释观察到的结果。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Rubber friction on wet and dry road surfaces: the sealing effect
橡胶在低速下在潮湿粗糙基底上的摩擦通常比相应的干燥表面小20-30%。我们表明，这不能是由于流体力学，并提出了一个新的解释的基础上施加的密封效果橡胶基板上的“池”充满水。水有效地使基材光滑，减少了由于表面粗糙引起的橡胶粘弹性变形而引起的主要摩擦贡献。该理论与轮胎-路面摩擦相关的应用程序进行说明。
2005-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Lubricity of graphene on rough Au surfaces
本文采用分子动力学研究了石墨烯在随机粗糙金表面上的纳米摩擦润滑性能。结果表明，在石墨烯的存在下，摩擦和随之而来的散热减少超过一个数量级。然而，石墨烯纳米带作为润滑剂的性能是有限的，因为在界面处的分离和位移。用拉伸的石墨烯片润滑的滑动接触件表现出低摩擦，但也可能表现出低结构稳定性。这表明石墨烯-基底粘附性对于粗糙金属表面上的二维材料的润滑性可能是至关重要的。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A rheological state diagram for rough colloids in shear flow
稠密悬浮液、玻璃和颗粒材料的流动受到组成颗粒之间摩擦相互作用的严重影响。然而，无论是流体力学还是摩擦都没有成功地解释浓悬浮液中的全部流动现象。具有粗糙的颗粒代表了一个恰当的例子。润滑流体动力学无法完全捕获两个关键的流变特性，即粘度急剧增加，第一法向应力差可以随着体积分数的增加而切换符号。然而，考虑粒子间摩擦的模拟也无法完全预测这些特性。此外，实验表明，流变行为可以根据颗粒粗糙度和可变形性而变化。我们试图解决这些明显的矛盾，通过系统地调整模型胶体的粗糙度，研究它们的粘度和第一法向应力差下的稳定剪切，并最终生成一个流变状态图，演示了表面粗糙度如何影响剪切增稠和粘性之间的过渡。我们的模拟，这是在良好的协议与实验，表明粗糙颗粒之间的摩擦是显着的。此外，我们发现，粗糙度逐渐降低临界条件所需的剪切增稠和粘性的发病。因此，我们的研究结果提供了一个重大贡献，在悬浮液流变学领域具有广泛的相关性，颗粒和颗粒材料。例如，可以调整颗粒几何形状以增加在施加刺激时变成固体状的材料的功效。另一方面，使用浓缩浆料的工程师现在可以使用组成颗粒的图像来估计最佳的流动处理条件。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of thermal rippling on the frictional properties of free-standing graphene
利用模拟摩擦力显微镜，研究了温度对悬浮石墨烯摩擦性能的影响。与三维材料表面上的热激活摩擦的理论相比，动摩擦被证明是局部增加和减少随着温度的升高，这取决于样品的大小，扫描尖端直径，扫描速率，和外部施加的正常负载。我们将观察到的效应归因于石墨烯中固有的热激发弯曲波纹，展示了原子薄膜中温度依赖性动态粗糙度的独特情况。
2015-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Slippery but tough - the rapid fracture of lubricated frictional interfaces
本文研究了粗糙接触块体在界面上涂有薄润滑层时的摩擦起始问题。实际接触面积和界面附近的应力场的高速测量表明，传播的剪切裂纹介导润滑摩擦运动。虽然润滑剂降低了界面阻力，但令人惊讶的是，它们显著增加了破裂期间耗散的能量$Γ$。此外，润滑剂粘度影响摩擦的开始，但对$Γ$没有影响。断裂力学提供了一种新的方式来查看，否则隐藏的润滑层的复杂动力学。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
A two-scale FEM-BAM approach for fingerpad friction under electroadhesion
基于电粘附的触觉显示器背后的复杂物理学构成了巨大的建模挑战，因为不仅具有多个非线性层的指垫结构，而且微观尺度的粗糙度也起着决定性作用。为了研究触觉感知，潜在的模型还应该提供在相关机械感受器的部位提取机械刺激的可能性。在本文中，我们提出了一个两尺度的方法，涉及在宏观尺度上的有限元模型（FEM）和一个简单的轴承区模型（BAM），占测量的粗糙度乳头状嵴。这两个单独的尺度耦合在一个迭代的方式使用的概念，一个等效的气隙。我们表明，所提出的模型预测的电粘附引起的摩擦和接触面积的变化与最近的实验研究定性一致。在一个简单的例子中，我们证明了该模型可以很容易地扩展的神经动力学模型来研究电粘附的触觉感知。
2022-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low-friction, wear-resistant, and electrically homogeneous multilayer graphene grown by chemical vapor deposition on molybdenum
化学气相沉积（CVD）是制备大规模石墨烯（Gr）的一种有前途的方法。然而，生长在传统的金属基板，如铜或镍上的Gr的微观不均匀性导致Gr性能的空间变化，这是由于当金属基板在生产周期的冷却部分收缩时形成的长皱纹。最近，钼（Mo）已成为CVD生长的Gr的替代衬底，主要是由于一个更好的匹配的热膨胀系数的衬底和GR。我们调查的质量多层Gr生长在Mo和Gr的形态和纳米级的机械和电气性能之间的关系，和空间均匀性这些参数。用原子力显微镜（AFM）的划痕，开尔文探针力显微镜，和导电AFM，我们测量摩擦和磨损，表面电位，和局部电导率，分别。我们发现，生长在Mo上的Gr没有在其他金属上生长时常见的大皱纹，尽管它包含密集的小皱纹网络。我们证明，由于这种独特的和有利的形态，这里研究的Gr具有低摩擦，高耐磨性，和优良的均匀性的表面电位和导电性。
2019-11-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A Mems Tribometer for on-Chip Measurements of Dynamic Friction Loops
研制了一种基于MEMS的摩擦力计，其读数分辨率可达纳米级和纳米牛顿级，接近摩擦力显微镜（FFM）的分辨率和灵敏度。该方法可用于MEMS器件侧壁表面摩擦的研究。我们发现可重复的，但不规则的粘滑行为相关的表面粗糙度或表面改性（磨损），取决于滑动表面之间的法向力。此外，我们表明，法向力调制可以降低表观摩擦，即使平均法向力保持不变。这可能是减少微观接触中的摩擦和磨损的技术上可行的方法。
2008-05-02 cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Sliding or Rolling? Characterizing single-particle contacts
本文利用胶体探针原子力显微镜同步测量微粒接触中的法向、切向力及滑动、滚动，揭示粗糙度与黏附对滚动摩擦和流变行为的微观影响。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
