在受污染环境下石墨的超低摩擦力是否可持续?
材料科学
2024-08-30 v1
摘要
结构润滑性通常在互相不匹配、良好定义的干燥接触处出现,其中短程弹性不稳定性被显著缓解.然而在环境条件下,空气中的分子吸附在固体表面上形成介于两者之间的粘性介质,从而改变界面特性.我们利用带有新参数化界面势的分子动力学模拟研究石墨在以 n-六十八烷 (HEX) 作为模型污染剂的条件下超低摩擦力的保持情况.我们的发现表明,六十八烷分子形成的有序单层strongly 粘附在石墨表面,复制其晶格结构并维持 solid-like 行为,这导致取向相关的剪切应力——这种效应在金属（111）表面上不存在.随着污染剂薄膜的增厚,这种取向效应逐渐消失.此外,随着覆盖量从零增加到单层,剪切应力-速度关系从 Coulomb 转变为准 Stokesian 再转变为准 Coulomb,突显了分子位移在高速耗散中的作用.尽管干滑动时的剪切应力增加了约一个数量级,但石墨下的超润滑性在环境条件下仍然保持,这丰富了我们对结构润滑性的常规理解.
引用
@article{arxiv.2408.16677,
title = {Is Ultralow Friction on Graphite Sustainable in Contaminated Environments?},
author = {Hongyu Gao and Sergey Sukhomlinov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.16677},
year = {2024}
}