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清华大学超润滑实验速度从蜗牛爬飙至时速9

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来源: 作者: 2019-05-16 20:28:01

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清华大学和以色列特拉维夫大学的研究人员合作发现,原本仅限于学术领域的超润滑现象可以让微器件以每小时90公里的速度产生相对滑动。未来可能的运用包括小型化的硬盘读写磁头、用于无线通讯的高频振荡器以及其他依赖高速运动的微器件。

清华大学微纳米力学中心主任郑泉水教授课题组的这一研究成果近日发表在美国《物理评论快报》上,并被美国物理学会站Physics重点报道。

现实生活中,没有摩擦很难想象,但是摩擦也会致使巨大的能量浪费。为了减少这种浪费,润滑剂在从铰链到汽车引擎等许多领域被广泛应用。但是,全球仍有约1/3的用于运输的燃料能源消耗在克服磨擦上。当系统尺寸缩小到微芯片的大小时,情况就变得更糟。在微观尺度,物体极高的表面积—体积比,使得摩擦这种表面现象变得十分显著。而且,由于尺度的缘由,在微器件中加入润滑剂十分困难。

在这项研究中,文化产业规模扩大 转型升级步伐加快
论文第一作者、清华大学微纳米力学中心博士生杨佳瑞,基于激光刀口法建立了一套检测石墨片自回复运动的设备,并成功的测量了其速度。实验结果表明,一个边长为3微米的方形石墨纳米级薄片在自回复运动中可以达到每小时90公里的滑动速度。有趣的是,这1最高速度是在将石墨片加热到100℃以上才能到达。研究人员对此现象的解释是,温度的升高增加了石墨片原子的振动,帮助它克服了由不可避免的界面缺陷致使的阻碍滑动的势垒。

开展这项研究之前,超润滑的实验只能在微米每秒的速度下进行,大致等同于蜗牛的爬行速度。而且这些实验条件苛刻,要求超高真空和纳米级的接触点。对此,郑泉水教授表示:“在如此大的尺度下观察到高速超润滑,并且是在普通的大气环境下,这为超润滑概念提供了实用化的可能。”

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