科研進展
蘭州化物所摩擦性能高通量計算獲系列進展
摩擦研究已深入到電子尺度，并取得了許多矚目的研究成果，尤其是壓力誘導超潤滑的提出為實現(xiàn)超潤滑提供了一種新策略。但固體界面摩擦性能的計算尚未實現(xiàn)自動化和高通量，計算模型構建以及數(shù)據(jù)后處理浪費了科研人員大量時間。據(jù)估計，計算一個界面體系摩擦性能耗費的人工操作時間約60小時，從而制約了電子尺度摩擦性能的研究。
中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室計算摩擦學課題組長期從事摩擦性能計算研究，并獲得系列進展。
2022年，課題組首次搭建了能夠?qū)崿F(xiàn)自動化建模、計算任務自動提交管理、智能化數(shù)據(jù)后處理——自動提取計算結果、擬合數(shù)據(jù)、繪制勢能面、搜索最優(yōu)滑動路徑、輸出摩擦力、摩擦系數(shù)的固體界面摩擦性能高通量計算平臺LICP-FPHTC-Platform，實現(xiàn)了固體界面摩擦性能的自動化、高通量計算（摩擦學報2022, 42, 493），并為該平臺申請了軟件著作權（登記號：2021SR1172689）。
基于固體界面摩擦性能高通量計算平臺LICP-FPHTC-Platform，研究人員與西北工業(yè)大學、蘭州交通大學大學合作，在計算摩擦學領域取得了系列進展，提出了氧化降低金屬玻璃摩擦的機理（Acta Materialia, 2022, 232, 117934）以及弛豫對摩擦計算結果的影響機理（Tribology International, 2022, 173, 107586），構筑了等載和等距摩擦計算結果的轉(zhuǎn)化橋梁（Materials Today Communications, 2023, 34, 105062）。
近日，基于固體界面摩擦性能高通量計算平臺，研究人員開展了摩擦層數(shù)依賴與原子位移以及層間電荷分布間關聯(lián)的研究，相關結果對闡明二維材料摩擦層數(shù)依賴的微觀機制作出了重要貢獻。
摩擦隨著層數(shù)的增加而減小是2D材料摩擦性能的一個重要特征。該研究中，DFT計算結果再現(xiàn)了摩擦層數(shù)依賴的實驗現(xiàn)象，首次在原子尺度上提出了關鍵見解——除了褶皺效應、電子-聲子耦合和摩擦接觸質(zhì)量之外，原子位置的面內(nèi)調(diào)整是摩擦層數(shù)依賴背后的另一個關鍵因素（圖2）。研究發(fā)現(xiàn)，原子位置的面內(nèi)調(diào)整將減少電荷的重新分布，進一步減少層間的摩擦，這應該是其導致摩擦隨著層數(shù)的增加而減小的物理起源（圖3）。此外，該結果可很好地解釋基底吸附強度對摩擦層數(shù)依賴的影響。
相關工作以“In-plane adjustment of atomic positions and layer-dependent friction in 2D materials”為題發(fā)表在Applied Surface Science(2023, 620, 156810)上。蘭州交通大學聯(lián)培碩士生何敏娟為該論文第一作者，蘭州化物所何文豪助理研究員和魯志斌研究員為通訊作者。
該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金項目的支持。
