集体旋转动力学下的非单调磁动摩擦
材料科学
2026-03-19 v1 软凝聚态物质
应用物理
摘要
阿蒙顿法则假设摩擦力与滑动接触所施加的法向载荷之间存在单调关系。然而，在内部自由度(如结构或电子有序性)在核心作用下的系统中，该经验规则会失效。本文我们展示，在无物理接触的情况下，摩擦可完全源于磁动驱动的配置动力学。我们利用由可旋转磁偶极子构成的二维数组在等向磁基底上滑动，观察到摩擦力对层间间距(因此对有效载荷)呈现显著的非单调依赖。摩擦在其中央距离处达到峰值，此时由铁磁和反铁磁相互作用引发的动力学扰动以及滑动期间的滞性扭矩循环。分子动力学模拟和简化的双晶格模型确认，能量耗散由集体磁向重新取向及其滞性决定。我们的结果表明，滑动可引起集体磁有序性的变化，这对摩擦产生深远影响，从而为无接触摩擦控制、磁力传感和设计可重构、无磨损摩擦界面与亚材料打开新可能性。
引用
@article{arxiv.2602.11526,
title = {Nonmonotonic Magnetic Friction from Collective Rotor Dynamics},
author = {Hongri Gu and Anton Lüders and Clemens Bechinger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.11526},
year = {2026}
}