微观接触摩擦响应中的载荷-速度-温度关系

具有动态化学键的界面的摩擦特性一直是密集实验研究与建模的对象，因为它为经验速率与状态定律的分子起源提供了重要见解，而这些定律在描述从纳米到地球物理尺度的摩擦方面极为成功。使用先前发展的理论方法需要耗时的模拟，对许多实际摩擦学系统而言不切实际。为解决此问题并为理解包含多个微观接触界面的微观摩擦机制建立框架，我们发展了描述由微观界面接触动态形成与断裂所介导的摩擦的解析方法，其可在与摩擦学实验条件相关的时间和长度尺度上计算摩擦特性。该模型考虑了摩擦界面上各类接触的存在，并预测了摩擦对滑动速度、温度和法向载荷的新颖依赖关系，这些均可经实验观测。我们的模型预测了速度-温度标度，其依赖于剪切与温度对界面接触断裂效应的相互作用。所提出的标度可用于将模拟结果外推至纳米摩擦实验中使用的极低滑动速度范围，该范围仍无法由模拟达到。对于包含两类具有不同特性的界面接触的界面，我们的模型预测了摩擦对温度和速度的双峰依赖关系。我们的工作为解释包含微观接触的界面摩擦实验数据提供了有前景的途径，并为理性控制摩擦响应开辟了新路径。