微米尺度異質結構超滑特性首獲展示

清華大學鄭泉水團隊在超滑研究領域取得新進展，首次實驗展示了微米異質（石墨和六方氮化硼單晶）界面中旋轉穩定的結構超滑特性。該成果近日發表于《自然—材料》。

摩擦是兩個物體表面之間作相對滑移運動導致的能量消耗，它根源于原子之間的相互作用和斷鍵。據了解，當今工業化國家約1/4的能源因摩擦而消耗，約80%機械部件因磨損而失效，由于摩擦磨損無法避免，很多關鍵技術的發展遭遇瓶頸。

據介紹，1983年，科學家提出有可能在兩個原子級光滑且以原子排列非公度接觸的固體表面之間實現近零摩擦。2004年，荷蘭Frenken團隊首次實驗證實納米尺度、高真空條件下結構超滑的存在（石墨—石墨烯摩擦）。2012年，鄭泉水團隊在國際上率先證實了微米尺度結構超滑的存在，該結果顛覆了以往對結構超滑的認識。

鄭泉水告訴《中國科學報》記者，以往觀察到的結構超滑是在單一材料（如石墨）非公度接觸下實現的，在旋轉接觸下會喪失結構超滑特性。此次研究首次實驗展示了微米尺度異質（石墨和六方氮化硼單晶）界面中旋轉穩定的結構超滑特性。此外，觀察到異質界面的超滑特性在大氣環境條件下持續穩定存在，并且對外部負載表現出幾乎無磨損的運動。

鄭泉水表示，研究團隊將繼續研究微米尺度結構超滑發生的機理，探究在宏觀尺度下實現結構超滑的可能性。此外，將進一步研究微米尺度下是否可以產生具有顛覆性的全新技術，以期在高端制造、信息、能源、航天等關鍵領域取得突破。