二维材料纳米摩擦电子起源的第一性原理研究

发布时间：2021-03-12 01:25

　　据统计,摩擦消耗了超过1/3的一次能源,而磨损导致了近80%的机械失效。因此寻求降低摩擦以减少能源消耗和延长机械的服役寿命的方法是一个亟待解决的问题。随着原子级薄二维材料的兴起,石墨烯、六方氮化硼和二硫化钼等被认为是界面润滑领域最典型、研究最广泛和最具有前途的降摩擦减磨损材料,在各种纳米摩擦调控手段中表现出巨大的潜力。这些原子级的摩擦调控手段不断地改善而推进界面润滑的发展,然而,原子层面的认识逐渐表现出不能胜任摩擦调控机理的揭露。随着研究的深入,不少零星的研究已经将润滑机理的本质指向“电子的重新分布”。因此,本研究将尝试利用第一性原理模拟,建立各种调控手段下电子密度与摩擦性能之间定性或定量的关系,以促进对摩擦调控机理的认识和甚至探索新的调控策略。1.二维层状材料在纳米尺度上的层间相互作用是原子核外的电子云的重叠,当层状材料发生层间滑动时,电子对层间相互作用的贡献是主要的,因此有望通过体系的电子重新分布来改变层间相互作用,以达到调控层间滑动摩擦的目的。利用第一原理计算发现,通过引入杂质碳原子来修饰二层六方氮化硼的电子结构,可以改善其层间滑动摩擦学性能。研究表明,能垒的变化沿滑移路径逐渐增... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

简单的摩擦认识历程—从宏观到微观[1-3]

与二维纳米材料摩擦学性能相关的结构、机械、电学、热学和化学特性概述[4]

纳米材料在超低摩擦领域的重要应用[9]（例如生物医学工程、水的输运、AFM、MEMS/NEMS、风能和航空航天应用等）


本文编号：3077440