纳米尺度下对黏滑现象的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究了硅针尖在金刚石基底滑动的黏滑现象,讨论了纳米尺度下温度、滑动速度、载荷等因素对黏滑摩擦的影响.模拟结果表明,在纳米尺度下,原子排列规则的两固体间的滑动摩擦力呈现出周期性的锯齿型变化.摩擦力曲线的波动周期取决于滑动过程中基体沿滑动方向的晶格常数,同时受接触面原子排列结构变化的影响.在较低温度范围内,滑动摩擦力随温度的升高近似呈线性减小,对滑动摩擦力的波动周期和振幅影响不大.在一定速度范围内,滑动摩擦力主要受黏着作用的影响,滑动摩擦力的大小随速度的增大近似呈线性增大.在一定载荷范围内,滑动摩擦力随载荷的增大近似呈线性增大,振动周期变大.     

模拟研究聚异戊二烯橡胶与铁金属的摩擦性能

利用分子动力学模拟方法定性分析影响金属铁与聚异戊二烯橡胶材料相互滑动过程中摩擦性能的多种因素.研究结果表明，橡胶/铁体系的摩擦力随着滑动速度的增加而增大；橡胶磨损率随温度增加而增大，温度对摩擦力的影响关系较复杂.在模拟条件下，提高铁块滑动速度能够显著降低橡胶的磨损率.研究结果为减缓聚异戊二烯橡胶材料与铁等金属物质的摩擦磨损，延长橡胶使用寿命提供理论基础.     

原子力显微镜针尖在试样表面滑动的力学模型

建立了原子力显微镜针尖在试样表面滑动的力学模型，并通过实验进行了验证。结果表明，粒子间距变大使摩擦力曲线的周期变大，振幅变小；作用势V0反映的是表面自由能的大小，V0增大，摩擦力曲线的振幅变大；阻尼反映的是速度对摩擦力的影响，阻尼变小，摩擦力曲线的振幅基本保持不变，曲线整体下移，但幅度较小。在一定范围内速度对摩擦力的影响不大。     

基于热力耦合的滑动摩擦系数模型与计算分析

为预测和控制摩擦过程,通过分析界面原子在界面势能场激励下的热振动,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型.计算分析表明:滑动摩擦系数随相对滑动速度增大而增大;当摩擦界面实际接触面积与载荷呈线性关系时,滑动摩擦系数与接触面积无关;当实际接触面积接近名义接触面积时,滑动摩擦系数随载荷的增加而减小;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而减小.     

OTS/MPS复合自组装分子膜的摩擦特性分析

采用自组装技术制备了OT纠MPS和MPS／OTS复合自组装分子膜，在原子力／摩擦力显微镜上对薄膜的摩擦特性进行了测试．结果表明，OTS／MPS复合自组装分子膜的摩擦力随着载荷和滑动速度的增加而基本保持不变；MPS／OTS复合自组装分子膜的摩擦力随着载荷的增加而保持不变，随着滑动速度的增大而增大．OTS／MPS复合自组装分子膜既保持了一定的键合强度，又增加了自组装分子的流动性，使摩擦力显著降低。     

基于热力耦合的摩擦系数计算模型与仿真研究

基于界面摩擦过程中摩擦功耗散为界面原子热振动的原理,通过对界面原子在界面势能场激励作用下热振动分析,建立了基于摩擦界面热力耦合过程的滑动摩擦系数计算模型。仿真分析表明：滑动摩擦系数随摩擦速度增加而增高;当摩擦界面实际接触面积与载荷成线性关系时,摩擦系数与接触面积无关,当实际接触面积接近名义接触面积时,摩擦系数随载荷的增加而降低;此外,滑动摩擦系数随晶格常数增大而降低,随原子质量减小而升高。     

归纳法在摩擦力教学中的运用

摩擦力是高中物理的重点、难点之一，也是高考的一个热点．平时检测中，学生也常因对摩擦力的产生条件和概念理解不透，而导致涉及摩擦力问题时错误较多．如果在数学中运用归纳法把摩擦力的产生条件及应用中的基本规律突出出来，学生就能在理解和掌握摩擦力及产生条件的基础上，进一步学会对不同摩擦力问题进行具体分析，提高学生的思维能力．1运用归纳法，提高学生的理解和鉴别的能力摩擦力产生条件可归纳为：物体与物体相接触且有相互挤压力；接触面粗糙且与面积无关；物体间有相对滑动或相对滑动超势．此三个条件紧密联系且缺一不可，在…     

受限颗粒体对运动副摩擦力-速度关系的影响研究

在运动过程中受粉尘、碎屑等颗粒的影响，运动副动力学特性会产生复杂变化。针对此类问题，文章开展了弹簧-滑块-传送带摩擦实验，通过将二氧化硅、金刚石、氧化铁等受限颗粒体引入铝质滑块-橡胶传送带，探究摩擦力-速度关系、摩擦非线性-速度关系的变化。研究发现：不同载荷、颗粒材料、颗粒粒径对速度摩擦力-速度等关系会产生不同影响；随着载荷增加，滑块的摩擦力均值和标准差随之增大；加入二氧化硅颗粒后，摩擦力均值呈现减小趋势，摩擦力标准差呈现先减小后增大的趋势；加入金刚石、氧化铁颗粒后，摩擦力均值呈现增大趋势，摩擦力标准差呈现减小的趋势；随着粒径的增大，滑块受到的平均摩擦力及标准差呈现增大的趋势。该研究对含受限颗粒体的运动副的动力学特性有一定的指导意义。     

外加电场对云母表面纳尺度摩擦行为的影响

利用原子力显微镜(AFM)研究了施加恒定外电场时,AFM针尖与云母表面间的摩擦力变化情况.结果表明,对样品基底施加一定偏压后,由于针尖与云母表面间的静电作用增强,使得针尖与样品间的总相互作用势增加,从而导致针尖与云母间的摩擦力比未施加偏压时大,且摩擦力大小随电压升高而增大.尤其是施加负偏压时,摩擦力增加更为显著,且大于正偏压时的摩擦力.     

单畴铁磁粒子磁化强度弛豫时间的探讨

考虑到原子作非简谐振动，求出外磁场中单畴粒子的自由能和弛豫时间的表达式，讨论了阻尼系数和温度对粒子磁化强度弛豫时间的影响．结果表明：原子的非简谐振动会影响单畴铁磁粒子的自由能，但是不会影响弛豫时间．总的讲，弛豫时间随阻尼系数增大而增大，阻尼系数较小或中间变化范围时，温度的影响较小；而阻尼系数较大时，温度的影响较大；给定阻尼条件下，温度较低时弛豫时间较大．