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摩擦起電是揭示摩擦磨損本質(zhì)起源極具潛力的研究手段。摩擦起電可作為一種“探針”來反映摩擦副狀態(tài)與摩擦狀況，在智能潤滑監(jiān)測中發(fā)揮重要作用。同時，它在能源收集、自驅(qū)動傳感等領(lǐng)域也展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。如何研究摩擦起電與摩擦學(xué)行為之間的關(guān)系,利用摩擦學(xué)原理解決其在能量收集過程中的摩擦磨損問題仍存在巨大挑戰(zhàn)。

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤滑國家重點實驗室王道愛研究員團(tuán)隊將摩擦學(xué)與摩擦電測試系統(tǒng)耦聯(lián)用于探索二者間的關(guān)系，通過設(shè)計超潤滑薄膜材料,解決了其在電能收集過程中磨損與長壽命運行的問題。

研究人員以鋼—含氫類金剛石碳膜（DLC）為摩擦副，創(chuàng)新性地研究了其超滑界面的電學(xué)性質(zhì)，證明了宏觀低摩擦界面仍存在明顯的電子輸運行為。當(dāng)鋼球在具有p型半導(dǎo)體性質(zhì)的DLC表面滑動時，摩擦能量激發(fā)界面上的電子—空穴對，由于摩擦伏特效應(yīng)輸出直流電信號。研究人員采用第一性原理證明了C:H懸鍵和轉(zhuǎn)移膜的形成對降低摩擦阻力有重要貢獻(xiàn)，進(jìn)一步從界面性質(zhì)的角度對其超滑機理進(jìn)行了驗證