清華大學鄭泉水課題組研討發(fā)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(shè)想的。摩擦為鞋子跟輪胎供給了向先驅(qū)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?shù)娜剂夏茉春馁M在戰(zhàn)勝摩擦上，并沒有提供有效的功率。

　　清華新聞網(wǎng)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(fā)表文章（J. Yang et al., 110, 255504 (2013)）展現(xiàn)了一種理論概念“超潤滑”現(xiàn)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(wǎng)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(fā)現(xiàn)“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(huán)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(fā)還還原位的現(xiàn)象,清華大學總裁，簡稱自回復現(xiàn)象。

　　這種自回復現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(jīng)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(lǐng)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(xié)作發(fā)明，底本僅限于學術(shù)領(lǐng)域的超潤滑現(xiàn)象可以讓微器件以90公里每小時的速度產(chǎn)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(xiàn)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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