金刚石-二氧化硅界面的粘附、摩擦与摩擦化学反应
材料科学
2023-04-24 v2
摘要
金刚石基涂层因其杰出的机械性能、生物相容性和化学稳定性而用于若干技术应用。与氧化硅的界面具有显著相关性，其中粘附、摩擦和磨损现象会剧烈影响涂层性能。此处我们通过在与摩擦学条件相符的大规模第一性原理分子动力学模拟中实时监测此类现象。我们考量了可能起作用的许多相关因素，即金刚石表面取向与重构、硅醇密度，以及钝化物种的类型与浓度。大体系尺寸与长模拟时间使我们的工作处于当前完全第一性原理分子动力学所能做到的前沿。我们的工作结果表明，完全氢化是降低所有金刚石表面摩擦与磨损的有效途径，而石墨化仅在 (111) 表面具有竞争力。总体而言，我们期望我们的观测有助于改进二氧化硅-金刚石界面起关键作用的技术应用。此外，我们证明了借助 HPC 资源和 HPC 优化软件，如今进行真实且准确的计算机内实验是可行的，这为更普遍理解表面化学与纳米尺度摩擦学间的关系铺平了道路。
关键词
引用
@article{arxiv.2304.06550,
title = {Adhesion, Friction and Tribochemical Reactions at the Diamond-Silica Interface},
author = {Michele Cutini and Gaia Forghieri and Mauro Ferrario and Maria Clelia Righi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.06550},
year = {2023}
}