微尺度超润滑可以为未来改进的机电设备铺平道路

润滑性测量润滑剂减少机械摩擦和磨损。这些是机械和机电系统中元件故障和能量损失的主要原因。例如，车辆中三分之一的基于燃料的能量用于克服摩擦。因此，超润滑 - 超低摩擦和磨损状态 - 对于减少机械和自动装置中的摩擦磨损具有很大的希望。

特拉维夫大学/清华大学的一项新研究发现，在高外部载荷和环境条件下，不同的微尺度层状材料之间可以实现稳健的结构超润滑性。研究人员发现，石墨和六方氮化硼之间的微尺度界面表现出超低的摩擦和磨损。这是未来太空，汽车，电子和医疗行业技术应用的重要里程碑。

该研究是TAU化学学院的Oded Hod教授和Michael Urbakh教授合作的成果;清华大学机械工程系马明马教授和郑泉水教授及其同事。它是在TAU-Tsinghua联合XIN中心的主持下进行的，并于7月30日在Nature Materials上发表。

对计算机和其他设备的巨大影响

与早期的纳米级测量相比，新界面的表面积大6个数量级，并且在所有界面方向和环境条件下都表现出稳健的超润滑性。

“超润滑是一种非常有趣的物理现象，两个接触面之间几乎为零或超低摩擦状态，”霍德教授说。“在宏观方面实现稳健的超润滑性的实际意义是巨大的。预期的节能和磨损预防是巨大的。”

“这一发现可能会导致新一代计算机硬盘具有更高的存储信息密度和更快的信息传输速度，”Urbakh教授补充道。“这也可用于新一代滚珠轴承，以减少旋转摩擦并支持径向和轴向载荷。它们的能量损失和磨损将显着低于现有装置。”

研究的实验部分是在清华大学使用原子力显微镜进行的，完整的原子计算机模拟在TAU完成。研究人员还通过进行光谱测量来表征石墨表面的结晶度。

密切合作

该研究源于TAU理论和计算小组早先的预测，即通过在石墨烯和六方氮化硼材料之间形成界面可以实现稳健的结构超润滑性。“这两种材料目前在2010年诺贝尔物理学奖之后的新闻中获得，该奖项是用二维材料石墨烯进行的开创性实验。超润滑是他们最有前途的实际应用之一，”霍德教授说。

“我们的研究是TAU理论和计算小组与清华实验小组之间的紧密合作，”Urbakh教授说。“这些团体之间存在协同合作。理论和计算提供实验室实验，反过来，它们提供了重要的实现和有价值的结果，可以通过计算研究来合理化，以完善理论。”

研究小组正在继续在这一领域开展合作，研究超润滑的基本原理，广泛的应用及其在更大界面中的作用。