央廣網西安11月24日消息（記者雷愷）《Nature》雜志今天（11月24日）以“The evolving quality of frictional contact with graphene”為題在線發表西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室科研人員合作研究成果：以石墨烯為代表的二維材料由于其超薄的幾何特性和超大的柔性，能夠通過改變自身構型來影響接觸界面的釘扎狀態，進而可從界面的“質”而不僅是“量”上來調控其摩擦性能。

　　自2004年首次被制備以來，以石墨烯為代表的二維材料因其獨特的電、磁、熱、力學等性質，成為學術界研究的熱點。通過原子模擬，西安交大合作研究團隊首次重現了石墨烯摩擦行為的所有核心現象，并提出了二維材料可能存在的一種全新的摩擦演化及調控機制。新的研究表明：在接觸摩擦過程中，石墨烯由于層數不同，確實會引起表面變形能力的差異，進而影響真實的接觸面積；但這種單純的粘著褶皺效應對界面摩擦力的影響在部分情況下很可能十分有限。通過對原子尺度界面作用力做細致的統計分析，研究人員發現主導界面摩擦（包括其瞬態演化）行為的關鍵因素是界面的咬合“質量”，即上下表面原子間的局部釘扎強度（pinning capability）和整個界面咬合作用的協同性（commensurability）。在滑動過程中，石墨烯由于具有超強的面外變形能力，能夠動態地調整其構型從而改變與壓頭原子之間緊密接觸和協同釘扎的程度。正是這種特殊的“接觸質量”調控能力，使得石墨烯在摩擦中具有奇特的演化效應以及層數依賴性。基于此機理，研究團隊還提出并論證了通過對二維材料施加可控變形來實現對表面摩擦行為大范圍調控的新思路。

　　該研究工作首次闡述了石墨烯摩擦演化行為的機理，相關的“接觸質量”理論對于其它擁有超柔力學特性的二維材料也具有普適性，同時對進一步理解固體界面摩擦行為的物理機制具有重要的指導意義。此外，作為新一代的固體潤滑劑，石墨烯在諸多方面都表現出優于傳統材料的特性，本工作對于石墨烯在摩擦和磨損領域更為有效的應用也提供了相應的理論支持。

　　據介紹，該項工作是由西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室孫軍教授課題組的李蘇植博士，在美國麻省理工學院李巨教授的指導下，與清華大學航天航空學院李群仰副教授和美國賓夕法尼亞大學Robert W. Carpick教授合作完成，參與該工作的還有西安交通大學的丁向東教授、孫軍教授，德國卡爾斯魯厄理工大學Peter Gumbsch教授等。該研究工作得到了國家自然科學基金和國家973計劃項目、111引智計劃和西安交大微納制造與測試技術國際聯合實驗室等的資助。