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定量实时观测!更精尖的原位透射电镜摩擦技术诞生,有望破解摩擦领域难题

Evelyn Zhang

利用透射电子显微镜(TEM)内部的磁场,通过商用机电支架,西安交大材料学院单智伟研究团队开发了一种独特的洛伦兹力驱动的定量摩擦测试方法(Lorentz-force-actuated method)。

在他们的研究中,通过将透射电子显微镜的高空间分辨率和原位摩擦技术相结合,团队还探究了亚微米尺度接触最大摩擦力的物理机理,做到了定量实时的观测。

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团队选取了亚微米尺度的钨-银单粗糙峰接触为研究对象。通过现场视频跟踪制备的悬臂梁的弹性变形,来确定摩擦力。

通过将摩擦行为与银-钨界面附近的微观结构演变相联系,研究人员们发现即使相对运动开始于银微体的塑性变形,界面仍能承受进一步增大的静摩擦力。恰好在最大静摩擦力到达后,界面处发生滑动,标志着静摩擦向动摩擦的转变。

这项工作丰富了对金属摩擦行为的动态摩擦过程的潜在物理的理解。研究表明,最大摩擦力对应的物理机理为界面失效,而非传统认为的界面相对滑动。

相关技术已获得国家发明专利授权。该技术的应用和推广,将有望破解摩擦领域的一系列基础难题。

上述研究以“A new approach of using Lorentz force to study single-asperity friction inside TEM”为题,发表在学术期刊《材料科学技术》(Journal of Materials Science & Technology)上。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1005030221000955?dgcid=rss_sd_all


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