二硫化钼的粘滑切削过程中的雪崩动力学效应

《Small》：Avalanche Dynamics in Stick-Slip Cutting of Molybdenum Disulfide

纳米磨损研究揭示MoS?在金刚石尖触探下摩擦-磨损机制，发现20%能量用于不可逆损伤，分子动力学模拟验证层曲、局部非晶化等机制，为亚微米加工提供理论支撑

　　

摘要

我们研究了多层MoS₂（一种代表性的过渡金属硫属化合物）在正常载荷作用下的纳米级磨损现象。通过弹性驱动尖锐的金刚石尖端对MoS₂表面进行摩擦，使其发生平面断裂。首先使用原子力显微镜（AFM）对摩擦过程及由此产生的磨损结构进行了表征，发现摩擦过程呈现出“粘滑”机制，这种机制导致MoS₂层逐渐剥落。在高正常载荷下，摩擦过程表现出典型的雪崩动力学特征，这是首次在纳米尺度上观察到的现象，其证据体现在摩擦力降值的广义极值分布上。原子力显微镜的表征结果得到了分子动力学模拟的验证，模拟结果再现了实验趋势，并揭示了磨损过程的原子级细节，包括局部非晶化、层状结构的变形以及不同耗散机制的参与。值得注意的是，输入系统中的能量仅有五分之一被用于不可逆地破坏MoS₂表面。这些研究结果为理解层状固体中的摩擦和磨损物理机制提供了新的见解，并为范德华材料中的精密切割和纳米加工提供了理论基础，这对于开发亚微米级别的下一代器件具有重要意义。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。