摩擦研究已深入到電子尺度，并取得了許多矚目的研究成果，尤其是壓力誘導(dǎo)超潤(rùn)滑的提出為實(shí)現(xiàn)超潤(rùn)滑提供了一種新策略。但固體界面摩擦性能的計(jì)算尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和高通量，計(jì)算模型構(gòu)建以及數(shù)據(jù)后處理浪費(fèi)了科研人員大量時(shí)間。據(jù)估計(jì)，計(jì)算一個(gè)界面體系摩擦性能耗費(fèi)的人工操作時(shí)間約60小時(shí)，從而制約了電子尺度摩擦性能的研究。

　　中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算摩擦學(xué)課題組長(zhǎng)期從事摩擦性能計(jì)算研究，并獲得系列進(jìn)展。

　　2022年，課題組首次搭建了能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化建模、計(jì)算任務(wù)自動(dòng)提交管理、智能化數(shù)據(jù)后處理——自動(dòng)提取計(jì)算結(jié)果、擬合數(shù)據(jù)、繪制勢(shì)能面、搜索最優(yōu)滑動(dòng)路徑、輸出摩擦力、摩擦系數(shù)的固體界面摩擦性能高通量計(jì)算平臺(tái)LICP-FPHTC-Platform，實(shí)現(xiàn)了固體界面摩擦性能的自動(dòng)化、高通量計(jì)算（摩擦學(xué)報(bào)2022, 42, 493），并為該平臺(tái)申請(qǐng)了軟件著作權(quán)（登記號(hào)：2021SR1172689）。

　　基于固體界面摩擦性能高通量計(jì)算平臺(tái)LICP-FPHTC-Platform，研究人員與西北工業(yè)大學(xué)、蘭州交通大學(xué)大學(xué)合作，在計(jì)算摩擦學(xué)領(lǐng)域取得了系列進(jìn)展，提出了氧化降低金屬玻璃摩擦的機(jī)理（Acta Materialia, 2022, 232, 117934）以及弛豫對(duì)摩擦計(jì)算結(jié)果的影響機(jī)理（Tribology International, 2022, 173, 107586），構(gòu)筑了等載和等距摩擦計(jì)算結(jié)果的轉(zhuǎn)化橋梁（Materials Today Communications, 2023, 34, 105062）。

　　近日，基于固體界面摩擦性能高通量計(jì)算平臺(tái)，研究人員開展了摩擦層數(shù)依賴與原子位移以及層間電荷分布間關(guān)聯(lián)的研究，相關(guān)結(jié)果對(duì)闡明二維材料摩擦層數(shù)依賴的微觀機(jī)制作出了重要貢獻(xiàn)。

　　摩擦隨著層數(shù)的增加而減小是2D材料摩擦性能的一個(gè)重要特征。該研究中，DFT計(jì)算結(jié)果再現(xiàn)了摩擦層數(shù)依賴的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，首次在原子尺度上提出了關(guān)鍵見解——除了褶皺效應(yīng)、電子-聲子耦合和摩擦接觸質(zhì)量之外，原子位置的面內(nèi)調(diào)整是摩擦層數(shù)依賴背后的另一個(gè)關(guān)鍵因素（圖2）。研究發(fā)現(xiàn)，原子位置的面內(nèi)調(diào)整將減少電荷的重新分布，進(jìn)一步減少層間的摩擦，這應(yīng)該是其導(dǎo)致摩擦隨著層數(shù)的增加而減小的物理起源（圖3）。此外，該結(jié)果可很好地解釋基底吸附強(qiáng)度對(duì)摩擦層數(shù)依賴的影響。

　　相關(guān)工作以“In-plane adjustment of atomic positions and layer-dependent friction in 2D materials”為題發(fā)表在Applied Surface Science(2023, 620, 156810)上。蘭州交通大學(xué)聯(lián)培碩士生何敏娟為該論文第一作者，蘭州化物所何文豪助理研究員和魯志斌研究員為通訊作者。

　　該研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的支持。