生活中，摩擦現(xiàn)象無處不在。國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志，于2016年11月24日發(fā)表了西安交通大學(xué)最新的研究成果，該文章揭示了主導(dǎo)二維材料石墨烯的摩擦行為的機理，將我國在該領(lǐng)域的研究推向國際前沿水平。近日，該論文的第一作者，目前正在德國開展研究工作的西安交通大學(xué)金屬材料強度國家重點實驗室的李蘇植博士，在線接受了記者的采訪，講述了關(guān)于該研究的始末。
　　科學(xué)研究是個不斷發(fā)現(xiàn)的過程。自2004年首次被制備以來，以石墨烯為代表的二維材料因其獨特的電、磁、熱、力學(xué)等性質(zhì)，成為學(xué)術(shù)界研究的熱點。而對石墨烯的摩擦測試發(fā)現(xiàn)，它的摩擦行為也非常奇特，與石墨有明顯的不同。石墨烯的奇特摩擦行為引起人們對其內(nèi)在物理機制的廣泛關(guān)注和討論。在美國麻省理工大學(xué)李巨教授的指導(dǎo)下，李蘇植與清華大學(xué)、美國賓夕法尼亞大學(xué)等幾所著名學(xué)府的相關(guān)教授展開合作研究，最終對主導(dǎo)石墨烯摩擦行為的內(nèi)在機制給予了細致而深入的解釋。 　　“我們的研究手段并不是傳統(tǒng)的實驗測試，而是最近二三十年新興的一種新的研究方法——計算機模擬技術(shù)。通過構(gòu)建相應(yīng)的模型再現(xiàn)實驗的重要細節(jié)，可以深入地理解實驗結(jié)果并對實驗現(xiàn)象給予一個合理的解釋。”李蘇植告訴記者，正是因為“工具”上的創(chuàng)新，主導(dǎo)二維材料摩擦行為機制的研究很快取得進展。
　　通過原子模擬，該合作研究團隊首次重現(xiàn)了石墨烯摩擦行為的所有核心現(xiàn)象，并提出了二維材料可能存在的一種全新的摩擦演化及調(diào)控機制。新的研究表明：在接觸摩擦過程中，石墨烯由于層數(shù)不同，確實會引起表面變形能力的差異，進而影響真實的接觸面積；但這種單純的褶皺效應(yīng)對界面摩擦力的影響在部分情況下很可能十分有限。
　　如果把石墨看作一本書，那么石墨烯就是其中的一頁，在滑動過程中，薄薄的石墨烯很容易形成褶皺，并可隨時調(diào)整幾何構(gòu)型以適應(yīng)外界接觸環(huán)境的變化。正是這種特殊的調(diào)控能力，使得石墨烯在摩擦中具有奇特的演化效應(yīng)以及層數(shù)依賴性?；诖藱C理，研究團隊還提出并論證了通過對二維材料施加可控變形來實現(xiàn)對表面摩擦行為大范圍調(diào)控的新思路。
　　團隊成員西安交通大學(xué)教授丁向東表示，基礎(chǔ)研究的性質(zhì)決定了這項研究無法迅速產(chǎn)生效益，但它的影響深遠。他解釋說，這篇文章發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)摩擦理論在二維材料中應(yīng)用的局限性，完善并擴展了主導(dǎo)二維材料的摩擦機制。同時，進一步提出了一種通過二維材料幾何構(gòu)型來調(diào)控摩擦行為的思路，對光學(xué)、電學(xué)等其他方面的研究也有重要啟示作用。在實際應(yīng)用方面，作為新一代的固體潤滑劑，石墨烯在諸多方面都表現(xiàn)出優(yōu)于傳統(tǒng)材料的特性，當(dāng)前的工作有望作為理論依據(jù)，進一步指導(dǎo)石墨烯作為納米固態(tài)潤滑材料在實際中的應(yīng)用。
　　《自然》雜志在同期的“新聞與評論”專欄發(fā)表了專題評述，對文章給予積極評價：“該工作不僅揭示了石墨烯奇特摩擦行為的來源，而且引發(fā)了對摩擦機理在諸多層面上的探索，同時也為人們以一種可控的方式來研究復(fù)雜體系的摩擦強化行為提供了可能性。”