石墨烯抗磨界面

摩擦降至1/4

通过在导电原子力显微镜实验中施加交变电流，实现摩擦力和磨损的动态调控。

宋爱生 · Zhao, Xun · 汤欣 · 吴俊 · Zhiyue, Xu · Cao, Jiawei · 刘晓 · 王慧 · 李群仰 · Hu, Zhong · 礼欣 · 雒建斌 · 马天宝

Nature Communications 2025

参数信息

摩擦力降低比例

1/4

抗磨损维持时间

70,000 s

技术优势

摩擦降至1/4

施加1 kHz交变电流后，石墨烯/Ni界面的摩擦力显著降低，这归因于交变电流诱导的动态电子密度重新分布。

耐磨超过70,000秒

在9.1 GPa的高接触压力下，该界面仍能维持超过70,000秒而不出现明显磨损，展现出优异的抗磨损耐久性。

电子机理模型

提出的PTT-E模型揭示了摩擦调控的电子层面机理，实现了对电流调谐摩擦效应的定量预测。

应用场景

• 纳米机械器件：用交变电流调控摩擦，延长纳米机械运动部件的寿命。
• 石墨烯润滑：石墨烯作为润滑涂层，通过电流调控实现更低摩擦和抗磨损。
• 微机电系统：减少MEMS可动结构间的摩擦和磨损，降低失效风险。
• 二维材料界面：提供通过电子调控优化二维材料界面摩擦的普适方法。
• 精密运动部件：在高接触压力下保持精密运动部件长时间耐磨运行。