科研進(jìn)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(dòng)部件中固有的現象，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(cháng)設備壽命及提高系統穩定性至關(guān)重要。摩擦研究歷史悠久，從15世紀的早期探索到現代微觀(guān)尺度的突破，已提出大量理論模型。然而，摩擦本質(zhì)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(dòng)摩擦學(xué)科從現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(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所潤滑材料全國重點(diǎn)實(shí)驗室計算摩擦學(xué)團隊在滑動(dòng)摩擦的物理模型方面發(fā)表綜述文章，從力學(xué)和能量耗散兩個(gè)方面，綜述了宏觀(guān)到微觀(guān)尺度的摩擦物理模型及其發(fā)展歷史，從四個(gè)典型的摩擦現象出發(fā)——摩擦的負載和接觸面積依賴(lài)、摩擦的速度依賴(lài)、摩擦的層數依賴(lài)、摩擦的電荷密度演化依賴(lài)，分析了現有摩擦模型的物理內涵和適用性，并探討了面臨的挑戰。
圖2.基于力學(xué)摩擦物理模型的發(fā)展歷程。
圖3.宏觀(guān)尺度基于能量耗散摩擦物理模型的發(fā)展歷程。
該綜述文章系統性地梳理和整合了從宏觀(guān)經(jīng)典定律到微觀(guān)原子尺度近百年的摩擦物理模型發(fā)展脈絡(luò )，清晰揭示了摩擦作為多機制耦合復雜現象的本質(zhì)。通過(guò)基于負載、接觸面積、速度、層數等典型摩擦依賴(lài)性對各類(lèi)模型進(jìn)行深入比較，深化了對摩擦物理起源的理解，明確指出了現有模型在預測精度、跨尺度能力及參數第一性原理計算等方面的局限與挑戰，為摩擦學(xué)研究者提供了寶貴的“知識圖譜”和清晰的未來(lái)發(fā)展方向，旨在推動(dòng)摩擦研究從現象描述向定量預測和精準控制的范式轉變。
圖4.微觀(guān)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(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（B類(lèi)）、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院“西部之光-西部交叉團隊”項目、中國科學(xué)院穩定支持基礎研究領(lǐng)域青年團隊計劃等項目的支持。
