近日，我校机电工程学院微纳制造及表界面科学团队2023级硕士生张春杰，在国际知名期刊Tribology International（中国科学院一区TOP，IF＝6.9）和ACS Applied Materials ＆ Interfaces（JCR一区／中国科学院二区，IF＝8.2）上，连续发表三篇高水平研究成果。该系列成果均在团队导师董赟的指导下完成，兰州理工大学为第一作者及通讯作者单位。
制造业发展的一个重要趋势是精密化和小型化，微纳器件因具有大比表面／界面结构，其摩擦和传热特性对机械系统的可靠性和产品使用寿命等尤为重要。从本质上揭示摩擦传热机理，实现能量输运的主动调控，已经成为亟待解决的课题。作为实现结构超滑的有效手段，应变工程能通过改变晶格结构或界面接触质量来调控摩擦力。通常认为，施加应变会使二维材料的摩擦力单调下降。然而，该团队的研究挑战了这一认知：在单层与双层二维材料中均发现了摩擦力的非单调变化，并揭示了两者背后不同的物理机制。在双层应变中，晶格失配诱导的摩尔界面粗糙度使得能量仅在搓板频率耗散；而在给单层施加应变时，应变引起摩尔表面粗糙度和强界面作用，形成了新的摩尔声子耗散通道。搓板频率和摩尔搓板频率的耦合增强与摩尔粗糙度非单调变化的共同竞争作用，导致摩尔纹尺寸接近摩擦副尺寸或其一半时摩擦能耗出现凸峰。此外，该团队还发明了一种由摩尔超晶格诱导的热开关，能够通过调控摩尔纹结构周期性和局部应力场，选择性地调节热流传输效率。
应变调控摩擦的非单调变化原理，为涉及尺寸效应与应变模式的摩擦学设计提供了新准则，也为摩擦振噪的主动控制开辟了新途径。与此同时，摩尔超晶格热开关的提出，为发展下一代智能热管理技术奠定了基础。（图/文：董赟；审核：侯运丰）
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