研究人员探索界面剪切以获得更无摩擦的未来

化学和生物分子工程教授ElisaRiedo和她的团队发现了一个基本的摩擦定律，这有助于更深入地了解摩擦中的能量耗散以及能够最大限度地减少能量损失的二维材料的设计。

摩擦是一种日常现象。它允许司机通过刹车和舞者在不同的地板表面上执行复杂的动作来停止他们的汽车。然而，它也可能是一种不良影响，导致工业流程、运输部门和其他地方大量能源的浪费。摩擦学家(研究相对运动中相互作用表面的科学的人)估计，全球四分之一的能量损失是由于摩擦和磨损造成的。

虽然摩擦在技术上极为普遍和相关，但摩擦的基本定律仍然模糊不清，直到最近，科学家们才能够利用纳米技术的进步来理解，例如，达芬奇定律的微观起源，该定律认为摩擦力与施加的负载成正比。

现在，Riedo和她的纽约大学Tandon博士后研究员MartinRejhon发现了一种新方法来测量两个原子层之间的界面剪切，并发现这个量与摩擦成反比，遵循新的定律。

这项工作与纽约大学Tandon研究生FrancescoLavini以及来自国际高等研究学院、意大利的里雅斯特国际理论物理中心以及布拉格查尔斯大学的同事合作进行，可能会带来更高效、更环保的制造流程车辆，以及一个总体上更可持续的世界。

“材料的单个原子层与其基底之间的相互作用决定了它的电子、机械和化学特性，”Riedo解释说，“因此，在基础和技术层面，深入了解该主题对于寻找减少摩擦引起的能量损失。”

研究人员研究了以不同堆叠顺序和扭曲生长的块状石墨和外延石墨烯薄膜，测量了基板上原子层难以接近的界面横向剪切模量。他们发现模量(衡量材料抵抗剪切变形和保持刚性的能力)在很大程度上受堆叠顺序和原子层-基板相互作用的控制，并证明了它在控制和预测支撑二维材料中的滑动摩擦方面的重要性.

他们的实验表明，对于他们研究的所有石墨结构，每单位接触面积的摩擦力和界面剪切模量之间存在普遍的相互关系。

他们的论文发表在NatureNanotechnology上。

“我们的结果也可以推广到其他二维材料，”纽约大学Tandon的PicoForce实验室负责人Riedo断言。“这提供了一种控制原子滑动摩擦和其他界面现象的方法，并在微型移动设备、运输行业和其他领域具有潜在应用。”

“Elisa的工作是纽约大学Tandon致力于更可持续未来的一个很好的例子，”DeanJelenaKovačević说，“并且证明了我们新推出的可持续工程计划正在进行的研究，该计划专注于通过以下方式应对气候变化和环境污染我们称之为AMRAd的四管齐下的方法，即避免、缓解、补救和适应。”