摩擦學，這一探究物體間相互作用力的學科，正持續(xù)為物理學、工程學和材料科學等領域注入新的活力。其中，計算摩擦學作為研究摩擦行為的重要手段，借助理論模型為摩擦現(xiàn)象提供了更為深入的理解。然而，不精確的計算模型卻可能誤導科研方向，影響對摩擦物理機制的正確認識。
為了攻克這一難題，科學家們正致力于構(gòu)建更為科學、標準的摩擦性能計算模型，特別是在靜態(tài)摩擦性能領域。近日，中國科學院蘭州化學物理研究所的研究團隊，攜手蘭州交通大學等科研機構(gòu)的同行，在這一方向上取得了重要突破。
他們利用自主研發(fā)的固體界面摩擦性能第一性原理高通量計算平臺LICP-FPHTC-Platform，深入探究了三種靜態(tài)摩擦性能計算模型——等距模型、等載模型以及無負載做功的等載模型。這些模型被應用于分析已報道的具有負摩擦系數(shù)的二維材料界面體系，旨在揭示不同計算模型對摩擦性能預測結(jié)果的影響。
研究聚焦于三種典型的二維材料界面體系：Gr/Gr、h-BN/h-BN和In2Se3/In2Se3。通過對比這些材料在不同計算模型下的摩擦性能表現(xiàn)，科學家們發(fā)現(xiàn)，只有當采用無負載做功的等載模型時，才會出現(xiàn)負摩擦系數(shù)的現(xiàn)象。而等距模型和等載模型則得出了相同且定量一致的摩擦計算結(jié)果。
進一步的研究表明，無負載做功的等載模型由于忽略了負載做功，存在根本性的缺陷。因此，該模型得出的負摩擦系數(shù)結(jié)果很可能是計算不精確所導致的錯誤。相比之下，等距模型和等載模型提供了更為可靠和一致的摩擦性能預測結(jié)果，有望成為靜態(tài)摩擦性能計算的標準模型。
這一研究成果不僅系統(tǒng)驗證了不同靜態(tài)摩擦計算模型的可靠性，還澄清了學界對負摩擦系數(shù)的誤解。它為摩擦學的標準化研究提供了關(guān)鍵的理論支撐，為未來的科研探索指明了方向。
該研究團隊還通過自主搭建的高通量計算平臺，實現(xiàn)了對大量數(shù)據(jù)的快速處理和分析。這一技術(shù)創(chuàng)新不僅提高了研究效率，還為摩擦學的深入研究奠定了堅實的基礎。
研究團隊還深入探討了二維材料界面體系的摩擦機制，為理解摩擦現(xiàn)象的物理本質(zhì)提供了新的視角。他們的發(fā)現(xiàn)表明，基于不精確計算模型得出的負摩擦系數(shù)現(xiàn)象可能并不具有物理意義，這為未來摩擦學的研究提供了更為準確的理論框架。
這一研究成果已在國際著名期刊《物理評論B》上發(fā)表，引起了學術(shù)界的廣泛關(guān)注。它不僅為摩擦學的研究提供了新的理論支撐，還為相關(guān)領域的科研探索提供了有益的啟示。
隨著研究的深入，科學家們將繼續(xù)探索更為精確、高效的摩擦性能計算模型，以推動摩擦學及相關(guān)領域的持續(xù)進步。
