分子滚动摩擦中的齿轮齿条效应

使用球形分子作为“纳米轴承”的滚动润滑在实验上迄今未能成功，对其涉及的物理原理以及失败原因尚未完全理解。过去的模型模拟和常识表明，只有当分子堆积得不太紧密以至于堵塞时，分子才能滚动。同一类型的模型模拟现在进一步表明，一旦分子的外围“齿距”能够匹配基底周期，分子滚动摩擦可以出现深度极小值，这与普通齿轮在齿轮齿条系统中的情况非常相似。当小齿轮-齿条匹配不佳时，驱动的分子滚动变得不连续且充满噪声，从而导致能量耗散和摩擦增大。这提示了通过改变齿轮齿条匹配来进行实验。这不仅可以通改变分子和基底来实现，还可以通过在同一个系统内施加不同的滑动方向，或施加压力来改变有效匹配。