清华航院李群仰课题组发表综述文章系统阐释二维材料的摩擦学特性、调控策略及应用前景

2018 年 12 月 26 日 清华大学研究生教育

清华大学航院李群仰副教授团队与合作者在国际材料科学领域旗舰学术期刊《今日材料》（Materials Today）上在线发表了长篇综述文章《二维材料的摩擦学行为：从机制到调控策略》（Tribology of two-dimensional materials: From mechanisms to modulating strategies），系统回顾了二维材料摩擦学研究的最新进展，并对二维材料在润滑领域的潜在应用和研究方向进行了展望。

二维材料是由单层或几层原子构成的晶体或非晶材料，近年来，由于其独特的物理和化学特性，吸引了学术界的大量关注和研究。尤其是以石墨烯、h-BN和MoS2等为代表的二维材料，虽然其厚度仅有若干原子层，但却具有与宏观润滑剂相媲美的优异润滑性能，表现出极低的摩擦系数和磨损率，使得它们对于提高未来机械系统的效率、耐久性和环境兼容性具有巨大潜力。

与二维材料摩擦学行为密切相关的结构、力学、电学、热学和化学特性

该文章综述了以石墨烯为主的二维材料摩擦和磨损研究的最新进展。分别从层间滑动和表面滑动的角度，对二维材料独特的摩擦行为及其背后的微观物理机制进行了综述；同时还重点介绍了若干种影响和调控二维材料表面摩擦性能的典型方法和策略，以及二维材料的磨损行为及其失效模式。最后，对二维材料摩擦研究进行了小结，并展望了该领域仍待研究的若干研究方向。

李群仰课题组主要致力于小尺度材料表面与界面物理及力学性能和行为的研究。例如，前期工作中揭示了二维材料摩擦的厚度依赖特性[Science, 328, 76-80 (2010)]、键合作用对摩擦界面演化的影响机理【Nature, 480, 233-236 (2011)】、改性石墨表面的负摩擦系数行为【Nature Materials, 11, 1032-1037 (2012)】、二维异质结构莫尔云纹对摩擦的调控【Nature Communications, 7, 13204 (2016)】以及滑动界面原子尺度钉扎力对接触质量和摩擦的影响【Nature, 539, 541-545 (2016)】等一系列新奇的材料表界面行为。

本文通讯作者为清华大学航院李群仰副教授，参与该工作的还有清华大学摩擦学国家重点实验室的马天宝副教授和美国阿贡国家实验室的阿里·埃德迈尔（Ali Erdemir）教授，清华大学航院博士生张帅为该论文的第一作者。

《今日材料》是国际材料科学研究领域的旗舰综述性学术期刊（影响因子：24.5），主要刊登材料科学与工程领域最新研究进展的评述论文及重要的原创性研究论文。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702118309039