科研進展
蘭州化物所發(fā)表摩擦物理模型綜述文章
摩擦是幾乎所有運動部件中固有的現(xiàn)象，易引發(fā)設備故障和經(jīng)濟損失，因此摩擦控制對降低能耗、延長設備壽命及提高系統(tǒng)穩(wěn)定性至關重要。摩擦研究歷史悠久，從15世紀的早期探索到現(xiàn)代微觀尺度的突破，已提出大量理論模型。然而，摩擦本質上是多因素和多機制耦合的結果，這種復雜性導致當前摩擦研究仍處于現(xiàn)象描述階段，不能量化摩擦，因此，亟需發(fā)展更精確、普適的物理模型以推動摩擦學科從現(xiàn)象描述階段到理論階段的轉變。
圖1.摩擦的多因素與多機制耦合。
近日，中國科學院蘭州化學物理研究所潤滑材料全國重點實驗室計算摩擦學團隊在滑動摩擦的物理模型方面發(fā)表綜述文章，從力學和能量耗散兩個方面，綜述了宏觀到微觀尺度的摩擦物理模型及其發(fā)展歷史，從四個典型的摩擦現(xiàn)象出發(fā)——摩擦的負載和接觸面積依賴、摩擦的速度依賴、摩擦的層數(shù)依賴、摩擦的電荷密度演化依賴，分析了現(xiàn)有摩擦模型的物理內涵和適用性，并探討了面臨的挑戰(zhàn)。
圖2.基于力學摩擦物理模型的發(fā)展歷程。
圖3.宏觀尺度基于能量耗散摩擦物理模型的發(fā)展歷程。
該綜述文章系統(tǒng)性地梳理和整合了從宏觀經(jīng)典定律到微觀原子尺度近百年的摩擦物理模型發(fā)展脈絡，清晰揭示了摩擦作為多機制耦合復雜現(xiàn)象的本質。通過基于負載、接觸面積、速度、層數(shù)等典型摩擦依賴性對各類模型進行深入比較，深化了對摩擦物理起源的理解，明確指出了現(xiàn)有模型在預測精度、跨尺度能力及參數(shù)第一性原理計算等方面的局限與挑戰(zhàn)，為摩擦學研究者提供了寶貴的“知識圖譜”和清晰的未來發(fā)展方向，旨在推動摩擦研究從現(xiàn)象描述向定量預測和精準控制的范式轉變。
圖4.微觀尺度基于能量耗散摩擦物理模型的發(fā)展歷程。
該綜述文章以“Physical Models of Sliding Friction: A Review”為題發(fā)表在Friction（2025,13,9441132）上。蘭州化物所博士生呂秋辰為論文第一作者，何文豪副研究員和魯志斌研究員為通訊作者。
上述研究得到了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金、中國科學院“西部之光-西部交叉團隊”項目、中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊計劃等項目的支持。
