结构润滑二维界面摩擦的有效粘滑参数

类石墨烯二维材料层或薄片的无磨损滑动在许多实验系统中都很重要，根据驱动条件、波纹度、扭转角以及边缘和缺陷的不同，其滑动可能平滑进行，也可能通过粘滑进行。迄今为止，尚未确定一个单一参数能够先验地区分这两种滑动状态。在点粒子在一维周期晶格势上滑动的理想（Prandtl-Tomlinson）问题中，确实存在这样一个参数 $\eta$。在该情况下，$\eta >1$ 意味着力学不稳定性，通常导致粘滑，其中 $\eta = \frac{2\pi^2 U_0}{K_\mathrm{p} a^2}$，$U_0$ 是势的幅值，$a$ 是晶格间距，$K_\mathrm{p}$ 是拉动弹簧常数。在此，我们通过一系列石墨烯薄片/石墨烯滑动模拟的支持，证明可以定义一个类似的粘滑预测因子 $\eta_\mathrm{eff}$，其形式相同，但具有适当定义的 $U_\mathrm{eff}$、$a_\mathrm{eff}$ 和 $K_\mathrm{eff}$。值得注意的是，模拟表明 $a_\mathrm{eff} = a$（衬底晶格间距）仍然是一个极好的近似，而 $K_\mathrm{eff}$ 是一个有效刚度参数，结合了设备和内部弹性。只需要估计有效能量势垒 $U_\mathrm{eff}$，即可预测二维岛或扩展层是否会发生粘滑滑动。在一个接触面积为 $A$ 的错位无缺陷圆形石墨烯滑动岛中，我们证明 $U_\mathrm{eff}$（对于微米级直径，其量级为 1 eV）按 $A^{1/4}$ 标度，因此随尺寸增长非常缓慢。因此，类 PT 参数 $\eta_\mathrm{eff}$ 被提议作为二维层滑动中的一个有价值工具。