清華大學鄭泉水課題組研討發明“高速超光滑” -編號:FY821sK

2015-03-02 09:07 來源：http://m.elinglong.com/ 閱讀：次

　　沒有摩擦的世界是很難設想的。摩擦為鞋子跟輪胎供給了向先驅動的抓地力。不摩擦，公路將會如冰面一樣滑。然而摩擦更會導致宏大的能量糟蹋。為了減少這種揮霍，潤滑劑在從鉸鏈到汽車引擎等很多范疇被普遍利用，并且價錢不菲。然而，只管有潤滑技巧，寰球仍有約三分之一的用于運輸的燃料能源耗費在戰勝摩擦上，并沒有提供有效的功率。

　　清華新聞網7月8日電近日，清華大學微納米力學核心（CNMM）主任鄭泉水教授主持的課題組在美國《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表文章（J. Yang et al., 110, 255504 (2013)）展現了一種理論概念“超潤滑”現象的可實用性，即在微米尺度和米每秒的宏觀速度下將摩擦下降至簡直為0。該工作被美國物理學會（APS）消息網站Physics重點報道。論文第一作者為清華大學微納米力學中央博士生楊佳瑞。

清華大學鄭泉水課題組研究發現“高速超潤滑”

　　將來可能的運用包含小型化的硬盤讀寫磁頭、用于無線通信的高頻振蕩器以及其余依附高速運動的微器件。

　　在這項工作之前，超潤滑的試驗只能在微米每秒的速度下進行，大抵等同于蝸牛的匍匐速度。而且這些實驗前提刻薄，請求超高真空以及納米級的接觸點。對此鄭泉水傳授評論道：“在如斯大的尺度下視察到高速超潤滑，并且是在普通的大氣環境下，這為超潤滑概念提供了適用化的可能。”

　　該課題組之前曾報道過單晶石墨片在解理滑移后的自發還還原位的現象,清華大學總裁，簡稱自回復現象。

　　這種自回復現象起源于石墨片的解理面通常為滾動晶界，也就是說解理面上下層原子的晶格處于失配狀況。因而高低表面在發生相對滑移時受到的摩擦力多少乎為0。這種由晶格失配導致的打消摩擦的現象恰是超潤滑的定義。

　　當體系尺寸縮小到微芯片的大小時，情形就變得更糟。在微觀尺度，物體極高的名義積-體積比，使得摩擦這種表面景象變得十分明顯，進而大大妨礙了物體的活動。另一方面，因為標準的起因，在微器件中參加光滑劑是非常艱苦的。

　　在最新的這項與以色列特拉維夫大學的摩擦實踐專家Michael Urbakh的配合研究中，楊佳瑞基于激光刀口法樹立了一套檢測石墨片自回復運動的裝備，并勝利的丈量了其速度。Urbakh教學對此評估道：“我已經研討超潤滑的理論多年，在一般的光學顯微鏡下察看到這種效應將該領域向前推動了一大步。”

　　清華大學和特拉維夫大學的研究人員協作發明，底本僅限于學術領域的超潤滑現象可以讓微器件以90公里每小時的速度產生絕對滑動，快如高速公路上的汽車。

供稿：航天航空學院編纂：范麗

　　實驗成果表明，一個邊長為3微米的方形石墨納米級薄片在自回復運動中能夠到達25 m/s（90公里每小時）的滑動速度。有趣的是，這一最高速度是在將石墨片加熱到100攝氏度以上才干達到。研究職員對此現象的說明是，溫度的升高增添了石墨片原子的振動，輔助它克服了由不可防止的界面缺點導致的阻礙滑動的勢壘。

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