Synergistic Effects of MoDTC and ZDTP on Frictional Behaviour of Tribofilms at the Nanometer Scale
通过动态纳米压痕实验研究了含二烷基二硫代磷酸锌（ZDTP）和/或二烷基二硫代氨基甲酸钼（MoDTC）添加剂的润滑油在滚动/滑动接触中形成的抗磨膜的层状结构和流变性能，并对膜的刚度测量进行了简单的建模。用相同的装置进行局部纳米摩擦实验，以确定不同润滑剂制剂的摩擦系数随施加压力的变化。对于MoDTC膜，在摩擦测试中施加的压力保持低（<0.5GPa）并且表观摩擦系数高（$μ$ > 0.4）。对于含有MoDTC和ZDTP的摩擦膜，其允许施加的压力通过一些调节过程增加到几GPa，出现非常低的摩擦域（0.01 < $μ$ < 0.05），位于摩擦膜表面以下几纳米处。这种低摩擦系数归因于当压力足够高时以有利的构造在彼此上滑动的MoS 2平面的存在，这通过ZDTP的存在而成为可能。
2007-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale friction controlled by top layer thickness in [LaMnO$_{3}$]$_{m}$/[SrMnO$_{3}$]$_{n}$ superlattices
我们对七种不同层厚的[LaMnO $_{3}$ ] $_{m}$ /[SrMnO $_{3}$ ] $_{n}$超晶格进行了横向力显微镜测量。我们观察到，摩擦力和摩擦系数最初增加，随着LaMnO 3顶层厚度的增加，然后饱和时，顶层厚度超过几个纳米。这些观察结果清楚地表明，滑动摩擦的影响下，表面材料的性能，深度为几个纳米，而不仅仅是由接触界面的动力学。我们认为，表面下耗散的能量是由原子力显微镜针尖下方弹性应变体积中的阻尼决定的，我们通过热弹性来估计这种效应。我们的超晶格的摩擦和热阻率之间没有相关性，这进一步表明高频声子和热传导在决定摩擦方面不起作用。因此，我们的观察表明，摩擦可以通过次表面材料特性来定制。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Friction in nanoelectromechanical systems: Clamping loss in the GHz regime
采用纳米机电谐振器的各种超灵敏器件的性能由它们的机械品质因数决定，但这些系统中的能量耗散仍然知之甚少。在这里，我们开发了一个全面的理论，在高频谐振器的摩擦所造成的辐射的弹性能量到支持基板，被称为夹紧损耗。弹性辐射率被发现是一个强大的谐振器频率的增加函数，我们认为，这种机制将在未来的微波频率器件中发挥重要作用。
2005-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale friction of manganite superlattice films controlled by layer thickness and fluorine content
本研究通过侧向力显微镜发现锰酸盐超晶格薄膜的摩擦系数受氟含量和顶层厚度调控，且能量耗散延伸至表面下5纳米，表明摩擦系数可作为可调的材料属性。
2025-08-14 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
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
Frictional Dissipation and Scaling Laws at van der Waals Interface: The Key Role of Elastic Pinning of Moiré at Edges and Corners
本文通过原子模拟揭示有限滑块边缘和角落的不完整莫尔瓦片钉扎主导纳米至微米尺度摩擦，并证明形状定制与扭转可调控耗散及标度，为大规模超润滑铺路。
2024-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fracture Mechanics implications for apparent static friction coefficient in contact problems involving slip-weakening laws
我们认为，不同的静摩擦系数和动摩擦系数的接触涉及微滑的行为的影响。Cattaneo和Mindlin的经典解决方案是不变的，如果系数的过渡是突然的，但如果它发生在一些小的滑动距离，解决方案有一些数学上的相似之处，在粘着接触问题的法向牵引。特别是，如果过渡到动态滑移发生在一个足够小的区域，我们可以确定一个'JKR'近似，其中过渡区被压缩到一条线。然后预测剪切牵引中的局部奇异性，其应力强度因子与局部接触压力的平方根和摩擦系数-滑移距离关系的一定积分成比例。我们还可以定义“小规模屈服”标准的等效形式，这使我们能够评估奇异解何时提供了良好的近似。结果的一个后果是，在实验中的力测量确定的静摩擦系数是显着小于在微观尺度上举行的值。
2015-06-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamic friction force in a carbon peapod oscillator
我们研究了新一代的富勒烯纳米振荡器：一个单壁碳纳米管，里面有一个巴基球，工作频率在几十千兆赫范围内。通过分子动力学模拟对豆荚对中的能量耗散通道进行了定量表征。边缘效应是碳-豌豆振子动摩擦的主要原因。对能量耗散的比较研究也揭示了温度和脉冲速度对摩擦力的显著影响。
2006-11-27 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
Coupling between static friction force and torque
我们表明，必须克服的静摩擦力，使粘接触滑动减少，如果也施加一个外部扭矩。作为一个测试系统，我们研究了一个平面盘躺在水平平面。我们进行了实验，并与分析结果进行比较，发现静摩擦力和扭矩之间的耦合是不平凡的：它不是由库仑摩擦定律单独确定的，而是取决于摩擦的微观细节。因此，我们得出结论，这里提出的宏观实验揭示了有关摩擦背后的微观过程的细节。
2005-02-15 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
The Potential of Ti$_3$C$_2$T$_X$ Nano-sheets (MXenes) for Nanoscale Solid Lubrication Revealed by Friction Force Microscopy
Ti $_3$ C $_2$ T $_X$纳米片（MXene）是一类新兴的二维材料，具有在从纳米到宏观的长度尺度上用于能量存储、催化和摩擦电应用的突出潜力。尽管对这类新材料的兴趣迅速增加，但它们的纳米级摩擦特性，特别是它们在纳米级上的固体润滑潜力，尚未得到详细研究。在这个简短的通信中，我们提出了第一个结果MXene的纳米级摩擦特性，在一个孤立的Ti $_3$ C $_2$ T $_x$纳米片上通过摩擦力显微镜沉积在二氧化硅衬底上获得的摩擦地图的形式。我们的实验表明，少层Ti $_3$ C $_2$ T $_x$纳米片确实在纳米级上充当固体润滑剂，减少二氧化硅基底上的摩擦，尽管不如少层石墨烯有效。本文报道的结果为进一步研究Ti $_3$ C $_2$ T $_X$（MXene）纳米片实现的纳米级固体润滑铺平了道路。
2020-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Rate and state friction law as derived from atomistic processes at asperities
一个理论帐户的微观基础的速率和状态相关的摩擦（RSF）法。RSF定律定量地描述了岩石摩擦，因此它通常用于模拟地震和相关现象。但RSF定律是经验性的，理论基础还不是很清楚。在这里，我们推导出RSF法律从本构关系的粗糙，并给出原子表达式的经验RSF参数。特别是，我们表明，长度常数和状态变量的0加权幂平均值的相应的微观量：线性尺寸和接触时间的每个凹凸。其结果是，演化规律的状态变量可以得到系统。我们证明，可以推导出的老化和滑移定律，并澄清这两个主要的演变规律背后的近似。此外，长度常数的标度性质的分形分布的凸体澄清。
2015-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.geo-ph
Rotational dynamics and friction in double-walled carbon nanotubes
我们报告的旋转动力学的研究，在双壁纳米管使用分子动力学模拟和一个简单的分析模型再现非常好的观察。我们表明，动态摩擦是线性的角速度为一个很宽的范围内的值。分子动力学模拟表明，对于足够大的体系，弛豫时间取一个常数，仅取决于层间距和温度。摩擦力随接触面积的增大而线性增大，松弛时间随温度的升高而减小，且呈幂指数规律$-1.53 \pm 0.04$。
2006-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
(In)commensurability, scaling and multiplicity of friction in nanocrystals and application to gold nanocrystals on graphite
研究了三角形纳米晶在六方衬底上的摩擦力与接触尺寸$A$的关系以及纳米晶和介观晶体在规则衬底上的摩擦力的关系。假设晶体是刚性的，但不是完全刚性的。系统地识别了公度和不公度构型。结果表明，三个不同的摩擦分支共存，一个不相称的一个不与接触尺寸（$A^0$）和两个相称的规模不同（与$A^{1/2}$和$A$），并与各种组合的相称和不相称的晶格参数和取向。这种共存是接触层的二维性质的直接结果，并且这种多重性存在于由规则晶格组成的所有几何结构中。为了证明这一点，对矩形几何形状重复该过程。不规则形状晶体的缩放也被认为是，并再次发现三个分支（$A^{1/4}, A^{3/4}, A$）。基于标度性质，定义了一个量，它可以用来分类无限接触以及有限接触的可互换性。最后讨论了金纳米晶在石墨上摩擦实验的结果。
2012-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structure and frictional properties of Langmuir-Blodgett films of Cu nanoparticles modified by dialkyldithiophosphate
制备了二烷基二硫代磷酸盐（DDP）修饰铜纳米粒子的LB膜。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱学（XPS）和原子/摩擦力显微镜（AFM/FFM）研究了LB膜的结构、微摩擦行为和附着力。结果表明，改性后的纳米铜粒子具有典型的核壳结构和良好的成膜能力。AFM/FFM图像显示改性Cu纳米粒子LB膜由多个纳米粒子紧密有序排列而成，具有良好的低摩擦性能。摩擦环表明纳米铜颗粒的表面坡度对摩擦力有显著影响，摩擦行为表现出明显的“棘轮效应”。粘附实验表明，改性后的纳米铜颗粒具有很小的粘附力。(c)2006 Elsevier B. V.保留所有权利。
2010-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A semi-analytical model for the scale-dependent friction of nanosized asperity
通过分子动力学模拟研究了纳米球与平面基底的相称接触摩擦。特别关注的是在接触区域内的剪切应力的分布。在滑移区内，由剪应力与法向压力之比定义的局部摩擦系数随着到接触中心距离的增加而单调下降。随着侧向力的增加，滑动区从接触边缘向内扩展。同时，接触边缘处的局部摩擦系数不断减小，而在滑移区和粘着区分界处的局部摩擦系数基本保持不变。这些特征明显不同于传统的Cattaneo-Mindlin模型的预测，该模型假设滑动区内的局部摩擦系数恒定。一个分析模型是先进的，鉴于这些新的功能和推广的基础上，大量的原子模拟。该模型不仅准确地描述了界面剪切应力，而且解释了单个纳米微凸体的静摩擦的尺寸依赖性。
2020-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Ultralow friction of ink-jet printed graphene flakes
我们报道了通过液相剥离（LPE）原始石墨获得的少层石墨烯（FLG）薄片的摩擦响应。为此，我们喷墨打印FLG裸和六甲基二硅氮烷封端的二氧化硅基板上，生产微米图案与纳米级粗糙度，通过原子力显微镜研究。法向力光谱和原子分辨形态表明真空退火程序后溶剂的表面污染减少。值得注意的是，印刷的FLG薄片显示出与微机械剥离的石墨烯薄片相当的超低摩擦。润滑性保留在具有几十纳米的横向尺寸和具有小至约2nm的厚度的薄片上，证实了FLG基面中的高结晶质量和低缺陷密度。表面暴露的台阶边缘表现出最高的摩擦值，代表优先网站的起源二次耗散过程有关的边缘应变，磨损或横向位移的薄片。我们的工作表明，LPE使石墨烯摩擦的基础研究达到单片水平。使用可扩展的生产路线和高吞吐量、大面积印刷技术在技术相关的衬底上提供超低摩擦石墨烯的能力，也可能为微机电和纳米机电系统的润滑开辟新的机会。
2018-05-03 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
Non-contact friction between nanostructures
本文计算了两个半无限固体作正常相对运动时的范德华摩擦力，发现与平行相对运动时的摩擦力有很大的差别。良导体的情况下，在本地光学近似的详细调查，并使用非本地光学介电方法。我们发现，摩擦可能会增加许多数量级时，表面被吸附物覆盖，或可以支持低频表面等离子体。在这种情况下，摩擦由吸附物振动模式或表面等离子体激元模式之间的共振光子隧穿确定。该理论与原子力显微镜的实验数据进行了比较。
2006-05-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Boltzmann Transport in Nanostructures as a Friction Effect
当晶体长度减小或温度降低时，表面散射是介电晶体中热输运的关键限制因素。为了解释这种现象，通常假设热载体的平均自由程受晶体尺寸的约束，并且热导率以与这种平均自由程成比例的方式减小。我们在这里表明，这些结论依赖于简化的假设和近似的传输模型。相反，从线性化玻尔兹曼输运方程的弛豫基，我们展示了如何可以减少到一组解耦的线性微分方程的问题。然后，热流可以被解释为流体动力学现象，其中弛豫气体在表面附近通过摩擦效应而减慢，类似于管道中粘性流体的通量。作为一个例子，我们研究了单层二硫化钼的带状物和沟槽，描述了重建样品内部温度和热导率分布的过程，并展示了如何估计纳米结构的影响。该方法是通用的，并且可以扩展到其他传输载流子，例如电子，或者扩展到更高维度的材料和不同的几何形状，例如薄膜。
2017-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Frictional Response of Texture Induced Strained Graphene
在纳米级器件的相对运动期间，折射引起的能量耗散阻碍了纳米级器件的性能。然而，一个巧妙设计的结构，利用石墨烯顶部可以调整摩擦力信号通过诱导局部应变。本工作报告了在从亚纳米级（P=40 nm）到四分之一微米（P= 250 nm）的不同节距长度的Si凹槽表面上的石墨烯的封盖。通过扫描探针技术、拉曼光谱和分子动力学（MD）模拟揭示了节距长度的变化在石墨烯中引起不同的应变。通过摩擦力显微镜在垂直和平行于槽轴的不同方向上利用C-C键在槽结构上的不对称应变。石墨烯的存在润滑的纹理化表面的因子为10和周期性耗散的摩擦力，这被认为是随机的裸露的表面。我们第一次提出了在平行于槽轴的波峰扫描上将润滑转化为超低摩擦力的20倍。这种各向异性被发现是微不足道的在裸织构系统，清楚地表明了摩擦力的应变依赖性调节。我们的研究结果适用于石墨烯和其他二维材料覆盖的波纹结构与可移动的组件，如NEMS，纳米级齿轮和机器人。
2021-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscopic friction under electrochemical control
我们提出了一个理论模型的摩擦电化学条件下的相互作用的力显微镜针尖吸附的极性分子的取向取决于所施加的电场。我们证明了摩擦力对电场的依赖性是由两个能量耗散通道的相互作用决定的：（i）偶极子的旋转和（ii）尖端在势垒上的滑动。我们提出了一个很有前途的战略，实现了很强的依赖性的纳米摩擦外部场的基础上的竞争之间的远程静电相互作用和短程化学相互作用的尖端和吸附的极性分子。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Nonlinear shear wave interaction at a frictional interface: Energy dissipation and generation of harmonics
对剪切波与摩擦界面的非线性相互作用进行了解析和数值模拟。所研究的系统是由两个均匀和各向同性的弹性固体，通过远程法向压缩摩擦接触。剪切波，无论是时间谐波或窄带脉冲，入射垂直于界面，并通过接触传播。考虑了两种摩擦定律及其对界面行为的影响：具有常摩擦系数的库仑定律和涉及静摩擦系数和动摩擦系数的滑移弱化摩擦定律。详细研究了非线性谐波和耗散能量之间的关系，以及它们对接触动力学（摩擦法，滑动和切向应力）和法向接触应力的依赖关系。分析和数值计算结果表明，通用型法律的高次谐波的振幅和耗散能量，适当的无量纲的预应力，摩擦系数和入射振幅。结果表明，高次谐波的测量可以用来量化滑动界面的摩擦和耗散效应。
2011-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Frictionless nanohighways on crystalline surfaces
在纳米尺度上，由原子的规则排列所决定的摩擦力的理解是惊人的不完整。在这里，我们提供了一个统一的理解，通过研究联锁势能的两个无限接触表面的任意晶格对称性，并将其扩展到有限接触。我们分类，纯粹的几何特征的基础上，所有可能的接触分为三种不同的类型：结构润滑接触的单层可以移动各向同性无摩擦，波纹和强烈联锁接触，和一个新发现的定向结构润滑接触的层可以移动无摩擦沿一个特定的方向，并保持有限的摩擦沿所有其他方向。这种新的类别是积极稳定的旋转扰动，并提供极端的摩擦各向异性。有限尺寸的分析表明，我们的分类适用于广泛的技术相关的材料接触，从晶体表面上的吸附层的二维材料和胶体单层。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Simulations of the Static Friction Due to Adsorbed Molecules
利用分子动力学模拟计算了被分子薄层吸附的分子分离的晶体表面之间的静摩擦。这些分子自然地导致有限的静摩擦，这与宏观摩擦定律一致。晶体排列，滑动方向，和吸附的分子的数量在大多数实验中不受控制，并显示出对摩擦的影响很小。温度、分子几何形状和相互作用势对摩擦有较大的影响。观察到的摩擦趋势可以用简单的硬球模型来理解。
2001-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effect of wear particles and roughness on nanoscale friction
摩擦接触导致称为第三体的表面层的形成，该第三体由磨损颗粒和由其附聚物产生的结构组成。其在纳米尺度下的行为和性质控制着宏观摩擦学性能。众所周知，磨损颗粒和表面形貌随着时间的推移而演变，并且相互影响。然而，成熟的第三个身体的形成在很大程度上是未知的领域，其早期阶段的属性是未知的。在这里，我们展示了如何第三个机构最初组成的颗粒作为滚子轴承过渡到剪切带状的状态，通过形成颗粒之间的粘合剂桥。使用大规模的脆性模型材料的原子模拟，我们发现，这种转变是由增长和增加无序的颗粒随着滑动距离的增加。滑动阻力和磨损率首先由表面粗糙度控制，但是根据Bowden和Tabor的塑性接触理论，在团聚磨损停滞并且摩擦变得仅取决于实际接触面积。
2022-01-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Simulations of the kinetic friction due to adsorbed surface layers
本文模拟了两个晶体表面间吸附分子层所引起的动摩擦。吸附层自然地产生摩擦，这与阿蒙顿定律一致，并且对实验中不受控制的参数不敏感。在许多实验系统中，动摩擦力随速度的增加而增加。随势参数和温度的变化遵循静摩擦的变化。通过与汤姆林森模型的类比来理解这种相关性，并用硬球图来解释这种趋势。
2000-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low Friction Flows of Liquids at Nanopatterned Interfaces
随着近年来微流体系统的重要发展，流动装置的小型化已经成为一个真正的挑战。然而，微通道的特征在于大的表面与体积比，使得表面性质强烈地影响亚微米装置中的流动阻力。我们在这里提出的结果表明，润湿的协同效应。特性和表面粗糙度可以显著减小流体通过边界的摩擦。在通道边界处的流体的滑移被示出为通过使用在纳米尺度上图案化的表面而急剧增加。这种效果发生在政权的表面图案是部分去湿，在最近发现的宏观尺度上的“超疏水”效应的精神。我们的研究结果表明，第一次，在相反的共同信念，表面摩擦可以减少表面粗糙度。他们还打开了控制实现“纳米气泡”的可能性，长期以来一直怀疑纳米气泡在界面滑移中发挥作用
2003-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A field theoretic model for static friction
我们提出了一个场论模型的摩擦，两个表面之间的摩擦系数可以计算的基础上的表面的弹性性质。我们假设接触面的几何形状是不寻常的。我们验证了Amonton定律，认为摩擦力与法向载荷成正比，这个模型给出了计算几种情况下静摩擦系数的机会，并表明它与观测值是一致的。此外，我们表明，静摩擦系数是独立的表面积在第一近似。
2013-08-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dry Friction Avalanches: Experiment and Robin Hood model
本文提出的实验证据和理论模型支持干摩擦粘滑是由自组织临界性。我们使用的数据，获得与销盘摩擦计设置测量横向力检查的摩擦力的变化作为时间的函数。我们研究铝和钢的名义上平坦的表面。力跃变的概率分布遵循指数$μ$在2.2 - 5.4范围内的幂律。频率功率谱遵循$1/{f^α}$模式，其中$α$在1 - 2.6的范围内。此外，我们提出了一个解释的基础上的自组织临界性的罗宾汉模型的干摩擦实验中观察到的这些幂律。我们将这些幂律的指数值与罗宾汉模型的临界指数$D$和$ν$联系起来。此外，我们数值求解的运动方程的一块拉弹簧，并表明，在某些弹性常数值的运动是由相同的功率定律的频谱在实验中的特点。我们提出了一个物理图片有关的波动力的微观几何形状的表面。
2005-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Contact and Friction of Nano-Asperities: Effects of Adsorbed Monolayers
分子动力学模拟被用来研究一个刚性的，非粘性的，半径为30 nm的球形尖端和一个平坦的弹性基板覆盖的流体单层的吸附链分子之间的接触。先前对裸露表面的研究表明，从离散原子构成的任何尖端上存在的球体的原子尺度偏差导致与连续理论的显着偏差和摩擦力的显着变化。引入一个吸附单分子层会导致较大的偏离连续理论，但减少了不同原子结构的尖端之间的变化。虽然膜是流体，但它保持接触，并且除了在高载荷下的某些尖端之外，定性地表现为薄的弹性涂层。的时刻或外部限制的压力分布和计数接触原子的基础上的接触面积的措施进行了比较。尖端原子的数量在一个时间间隔内接触增长的时间间隔的权力时，膜是存在的，并与裸露表面的时间间隔grammically。通过以恒定速度移动尖端或用弹簧拉动尖端来测量摩擦力。在小载荷下，静摩擦和动摩擦都随载荷线性增加。薄膜状态的转变导致在大载荷下的非线性行为。摩擦力与接触面积的相关性不如载荷明显。
2009-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
High speed nanotribology with quartz crystal resonators via Atomic Force Microscopy
在每秒数米范围内的摩擦力测量仍然很有意义。利用原子力显微镜（AFM）研究了谐振频率为3 MHz的石英晶体谐振器的振荡情况。振荡速度可达几米/秒。然后在石英晶体谐振器上制备的Fischer图形上进行摩擦测量。本文介绍了如何测量石英晶体谐振器的振荡速度和不同设计下的摩擦测量。详细讨论了标定方法和计算方法。虽然由于装置本身和振荡石英的影响，AFM测量中存在误差，这可能会极大地影响悬臂梁尖端的锋利度，但结果表明，振荡的局部摩擦系数高于无振荡的局部摩擦系数。
2013-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of nano-frictional and mechanical properties of a novel Langmuir-Blodgett monolayer/self-assembly monolayer composite structure
采用Langmuir-Blodgett技术和自组装单分子层（SAM）技术相结合的方法制备了一种新型的硬脂酸（SA）/3-氨丙基三乙氧基硅烷（APS）复合结构。基于Amonton定律和Carpick过渡方程，分别对原子力显微镜针尖与样品之间的摩擦、粘附性能和界面接触类型进行了评价。结果表明，SiO2、APS-SAMs和未加热的SA-APS复合结构的针尖-样品接触符合Johnson-Kendall-Robert/Derjaguin-Muller-Toporov（DMT）转变模型，而加热的SA-APS双层结构的针尖-样品接触符合DMT模型。四个样品的粘附力在较高载荷下与外部载荷呈线性相关，在较低载荷下受粘附力的影响显著。摩擦磨损试验和划痕试验表明，加热后的SA-APS复合结构具有最佳的润滑性能和抗粘着能力，且由于结合方式由氢键转变为共价键，其耐磨性能得到了显著提高。因此，这种复合双层可能是有前途的应用在纳米/微机电系统的润滑。I.
2011-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Velocity weakening and possibility of aftershocks in nanofriction experiments
我们研究了在原子力显微镜和其他实验装置中实现的小接触的摩擦行为，在广义Prandtl-Tomlinson模型的框架内。特别注意的机制，产生速度减弱，即减少平均摩擦力与相对滑动速度。研究的机制模型的粘性松弛的可能性，或在接触老化的影响。结果发现，除了产生速度减弱，这些机制也可以产生足够低的滑动速度余震。这在微观尺度上提供了一个显著的类比，在宏观尺度上提供了摩擦特性，其中余震和速度减弱是地震现象的两个基本特征。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Dramatic effect of a transverse electric field on frictional properties of graphene
采用高斯正则化电荷偶极势与经典力场相结合的原子模拟方法，研究了横向电场对石墨烯层与碳纳米管尖端之间界面力的影响.观察到场生电荷对法向力的显著影响。发现法向压力对横向电场的存在是敏感的，而摩擦力对于这里使用的场强保持相对不变。在恒定距离的情况下，当场强达到临界值时，接触甚至可以变成具有负摩擦系数，该临界值随着尖端表面距离的减小而增加。这些结果揭示了如何纳米材料的摩擦性能可以通过施加电场控制。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scaling Laws for NanoFET Sensors
半导体纳米线和碳纳米管响应于带电分子的结合的敏感电导变化提供了一种新的传感模式，其通常被表示为纳米FET传感器。在本文中，我们研究了纳米片FET传感器的标度律，通过简化纳米片的随机电阻网络与分子受体坐在晶格网站。纳米线/管FET被包括作为器件宽度变小的限制情况。计算机模拟表明，结合分子施加的场效应强度对标度行为有重要影响。当场效应强度较小时，纳米FET具有较小的尺寸和形状依赖性。相反，当场效应强度变强时，存在用于电荷累积FET的较低检测阈值和用于电荷耗尽FET传感器的较高检测阈值。在这些阈值下，纳米FET器件经历低灵敏度和大灵敏度之间的转变。这些阈值可能会决定纳米FET传感器的检测极限，而可以通过设计具有非常短的源漏距离和大宽度的器件来消除。
2007-10-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Interfacial structure and boundary lubrication of a dicationic ionic liquid
我们报告的正常的表面力和摩擦力的测量两个云母表面之间的纳米膜的双阳离子离子液体使用表面力天平。双阳离子离子液体1，10-双（3-甲基咪唑）癸烷二- [双（三氟甲基磺酰基）]酰亚胺形成纳米限制的层状结构，通过振荡结构力揭示。在不同的膜厚度进行摩擦测量显示量化的摩擦，即摩擦层被挤出和摩擦系数取决于表面之间的液体层的数量的不连续性。摩擦痕迹的细节表明液体状的薄膜，令人惊讶的是，随着水含量的增加，摩擦力降低，我们讨论了这些观察的可能机制。后一种特性在离子液体润滑剂不能与潮湿环境绝缘的应用中可能是有用的。这篇文章是为了纪念雅各布·N。Israelachvili
2019-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
