Investigating the effect of nanoscale triboelectrification on nanofriction in insulators

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作者
Bin Shi,Xuehui Gan,Chi Zhang,Haojie Lang,Kun Zou,Tianzhao Bu,Yitian Peng
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:91: 106620-106620 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106620
摘要

Nanofriction and nanoscale triboelectrification is a universally existing phenomenon and important in many branches of nanotechnology, but how the nanoscale triboelectrification affects the nanofriction during the relative sliding at the contact interface is not fully investigated. Here, nanoscale triboelectrification and nanofriction on the insulating SiO2 surface were investigated with atomic force microscopy (AFM) and scanning Kelvin probe microscopy. By the AFM tip sliding on the SiO2 surface, both triboelectric charges and nanofriction were investigated with the applied load, sliding cycle, and external electric field. Whether the tribocharges on the SiO2 surface were negative or positive, the nanofriction increases with the enhanced tribocharge density by nanoscale triboelectrification, while decreases with the reduced tribocharges by charge diffusion. The change of nanofriction correlates strongly with the variation in tribocharge density due to the tribocharge induced excess electrostatic interactions at the sliding interface. These findings not only add to our understanding of the role of nanoscale triboelectrification on nanofriction, but also help to control energy dissipation of sliding nanofriction, which is also important in many branches of nanotechnology, such as data storage and nanoelectromechanical system.

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