电场调控原子尺度超润滑取得进展
文章导读
你能想象用电场“关掉”摩擦吗？兰州化物所借助自研高通量计算平台，系统研究了8类h-BN滑移铁电材料在不同电场下的电子极化与电荷分布，建立了摩擦与外电场的量化关系。结果显示，施加交变电场可动态调控层间极化，显著降低滑动能垒并实现接近零摩擦的超润滑态；文章还给出了对应临界电场强度的理论计算公式，为用电场精准控制原子尺度摩擦、提升纳米器件寿命与能效提供了可操作的路径（发表于Physical Review Letters）。
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摩擦是机械系统中普遍存在的现象，也是导致能量耗散、设备寿命缩短和运行效率下降的主要原因之一。如何实现摩擦的主动控制，一直是摩擦学与材料科学领域的核心挑战。
近日，中国科学院兰州化学物理研究所在原子尺度摩擦控制领域取得进展。团队通过自主搭建的高通量计算平台LICP-FPHTC-Platform，研究了8种类h-BN滑移铁电材料不同电场下的电子极化、电荷密度分布和摩擦性能，结合理论分析，建立了摩擦与外电场之间的量化关系，实现了电场对摩擦性能的精准调控。
结果表明，通过施加交变电场，可动态调制层间极化状态，从而降低滑动能垒，实现接近零摩擦的“超润滑”状态。结合极化理论，进一步推导出超润滑对应的临界电场强度的计算公式，从理论上揭示了电场调控滑移铁电材料摩擦性能的机制。
相关研究成果发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目等的支持。
双层h-BN的四种构型对应的一维和三维差分电荷密度以及构型的顶视和侧视图
8种类h-BN材料的摩擦力f与外电场E的关系
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