摩擦是一系列复杂过程的结果,这些过程共同作用以抵抗相对运动。尽管有这样的复杂性,摩擦通常是用简单的现象学表达式来描述,这些表达式通过摩擦系数将法向力和侧向力联系起来。参数包含多种有时相互竞争的效应。
为了更好地理解摩擦的起源,Zhe Chen和化学工程、机械工程和材料研究部门的一个跨学科研究团队,使用单层石墨烯阶梯边缘装置研究了二氧化硅和石墨之间在化学和拓扑上定义良好的界面,研究确定了物理和化学过程对摩擦的单独贡献。
并表明单个摩擦系数可以分为与这些影响相对应的两个项。这些结果提供了对摩擦的化学和接触结构起源的洞察,作为利用相互竞争的摩擦过程作为调整表面的途径。其研究发现现在发表在《科学进展》期刊上。摩擦发生在接触的任何两个固体表面之间交界处,并以不同的速度或方向移动。由于摩擦可以对应于浪费的能量,科学家使用该参数来确定从生物到航空的所有移动系统效率和使用寿命。摩擦力(Ff)通常在微尺度上与外加载荷(L)成线性比例,这种关系的比例(称为摩擦系数(COF)用µ表示,并表示为阿蒙顿定律(Amonton‘s Law)。粘附力(Fa)可以在纳米尺度上变得重要,为薄膜中摩擦学的分子机制引入一个额外术语。虽然这个表达式在现象学上很简单,并且在实验中保持了几十年,但确定摩擦系数大小的实际机制非常复杂。物理学家以前曾提出摩擦具有纯粹的物理起源,相关的化学过程发生在滑动表面上。