頂刊綜述：二維納米材料超滑的機(jī)制、功能與工程化路徑

第一作者：Yushan Geng （香港城市大學(xué)）

通訊作者：Jun Yang （中國科學(xué)院蘭州化物所） Yong Yang （香港城市大學(xué)）

香港城市大學(xué)機(jī)械工程系/材料科學(xué)與工程系楊勇團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所楊軍團(tuán)隊(duì)，圍繞二維納米材料在先進(jìn)微系統(tǒng)中的超滑問題開展系統(tǒng)綜述。面向微機(jī)電與納機(jī)電系統(tǒng)持續(xù)小型化、高集成和高靈敏的發(fā)展趨勢(shì)，界面摩擦、磨損和黏著失效已成為限制器件可靠性與能效提升的核心瓶頸。二維納米材料因其原子級(jí)平整表面、弱范德華層間作用及可設(shè)計(jì)異質(zhì)界面，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)超低摩擦和超滑的理想平臺(tái)，但如何在真實(shí)器件環(huán)境下維持穩(wěn)定、耐久且可集成的超滑行為，仍是該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

針對(duì)上述問題，文章提出并系統(tǒng)梳理了二維納米材料超滑的兩類核心機(jī)制，即由晶格失配和界面錯(cuò)配主導(dǎo)的結(jié)構(gòu)超滑，以及由剪切誘導(dǎo)界面重構(gòu)和低能壘滑移態(tài)形成主導(dǎo)的相變超滑，并進(jìn)一步構(gòu)建了“機(jī)制—功能—工程化”的統(tǒng)一框架，將基礎(chǔ)界面物理與機(jī)械能傳遞、機(jī)械-電學(xué)轉(zhuǎn)換、智能可調(diào)界面等先進(jìn)微系統(tǒng)功能聯(lián)系起來。該綜述的突破在于，不再將超滑僅僅視為理想界面中的低摩擦現(xiàn)象，而是明確提出“功能就緒型超滑”這一面向應(yīng)用的新視角，強(qiáng)調(diào)未來需通過可擴(kuò)展集成制造、標(biāo)準(zhǔn)化摩擦評(píng)價(jià)、人工智能輔助設(shè)計(jì)和多尺度表征，推動(dòng)二維材料超滑從概念驗(yàn)證走向可預(yù)測(cè)、可制造、可部署的器件化應(yīng)用。

該綜述以“2D Nanomaterials Toward Function-Ready Superlubricity in Advanced Microsystems”為題，發(fā)表在國際著名期刊 Advanced Materials 上。香港城市大學(xué)耿鈺山博士為第一作者，香港城市大學(xué)講席楊勇教授和中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所楊軍研究員為通訊作者。該工作由香港城市大學(xué)機(jī)械工程系/材料科學(xué)與工程系與中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作完成。

本文來自“材料科學(xué)與工程”公眾號(hào)，感謝論文作者團(tuán)隊(duì)支持。

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