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刘泽教授金属成型微制造及其摩擦效应研究取得新进展

时间:2022-12-29 14:12:27 来源:网络作者: 网络编辑

摩擦在许多科学和工程应用中起着关键的作用,尤其当系统的特征尺寸缩小到微纳米尺度时,急剧增加的比表面积通常会使得摩擦成为瓶颈问题。然而,摩擦涉及表面粗糙度、表面粘附、表面化学以及接触固体的变形,是一个复杂的非平衡态过程。因此,尽管人们对摩擦的研究可以追溯到15世纪,但摩擦问题依然是国际前沿研究中的难点和焦点。

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12月26日,Nature Communications(《自然·通讯》)在线发表了我校土木建筑工程学院刘泽教授课题组在金属成型微制造及其界面摩擦效应的最新研究成果。该成果提出了一种解耦和量化表面粘附及接触固体的变形对固-固界面摩擦影响规律的方法,并通过简单调控表面润湿性,实现了金属在纳米通道中蠕变流速数量级的提升。

论文题目为“Observation of enhanced nanoscale creep flow of crystalline metals enabled by controlling surface wettability”,土木建筑工程学院博士生向俊庠为论文第一作者,刘泽教授为论文通讯作者,武汉大学为唯一署名与通讯单位。该工作得到国家自然科学基金和湖北省重点研发计划的支持。

该工作基于刘泽教授课题组此前发明的纳米模塑技术(Nature Communications, 8, 14910, 2017),通过对比不同温度和压力条件下,金属在具有不同表面润湿性的纳米通道中的蠕变流速(图1a),发现只有当金属处于扩散主导的变形温度区间,且边界滑移处于激活态时,低粘附纳米通道中金属蠕变流速才会发生数量级的提升(图1b);进一步研究表明,尽管受金属晶体结构的调制,但上述结论在所考察的金属中具有普适性(图1c)。

该工作不仅加深了对金属塑性与摩擦学的基本机制的理解,为摩擦学研究提供了一种新的技术手段和方法,还为金属成型微制造的高效率提供了切实可行的解决方案。(来源:武汉大学)


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