受限聚合物摩擦的速度依赖性

我们展示了分子长度为20到1400个碳原子的受限烃类固体的分子动力学摩擦计算。考虑了两种情况：(a) 聚合物在硬基底上滑动，以及 (b) 聚合物在聚合物上滑动。我们讨论了两种情况下摩擦剪切应力对速度的依赖性。在我们的模拟中，聚合物薄膜非常薄（约3纳米），固体壁在距离聚合物板较短距离处连接到恒温器。在这些情况下，我们发现摩擦加热效应并不重要，聚合物薄膜中的有效温度始终接近恒温器温度。在第一种设置(a)中，对于分子长度为60到1400个碳原子的烃类，剪切应力几乎与分子长度无关，但对于最短的烃C20H42，摩擦剪切应力较低。在所有情况下，摩擦剪切应力随滑动速度单调增加。对于聚合物在聚合物上滑动的情况[情况(b)]，摩擦力要大得多，并且速度依赖性更为复杂。对于分子长度为60到140个碳原子的烃类，润滑剂单分子层数随滑动速度增加而（突然）增加（从6层到7层），导致摩擦力下降。在分层转变前后，摩擦剪切应力几乎与滑动速度的对数成正比。对于最长的烃（1400个碳原子），摩擦力对滑动速度没有依赖性，而对于最短的烃（20个碳原子），摩擦剪切应力几乎随滑动速度线性增加。