Friction laws at the nanoscale

粗糙度(岩土工程) 非线性系统 接触面积 机械 接触力学 纳米尺度 连续介质力学 材料科学 经典力学 表面光洁度 接触力 纳米技术 物理 复合材料 有限元法 热力学 量子力学
作者
Yifei Mo,Kevin T. Turner,Izabela Szlufarska
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:457 (7233): 1116-1119 被引量:895
标识
DOI:10.1038/nature07748
摘要

Macroscopic laws of friction do not generally apply to nanoscale contacts. Although continuum mechanics models have been predicted to break down at the nanoscale, they continue to be applied for lack of a better theory. An understanding of how friction force depends on applied load and contact area at these scales is essential for the design of miniaturized devices with optimal mechanical performance. Here we use large-scale molecular dynamics simulations with realistic force fields to establish friction laws in dry nanoscale contacts. We show that friction force depends linearly on the number of atoms that chemically interact across the contact. By defining the contact area as being proportional to this number of interacting atoms, we show that the macroscopically observed linear relationship between friction force and contact area can be extended to the nanoscale. Our model predicts that as the adhesion between the contacting surfaces is reduced, a transition takes place from nonlinear to linear dependence of friction force on load. This transition is consistent with the results of several nanoscale friction experiments. We demonstrate that the breakdown of continuum mechanics can be understood as a result of the rough (multi-asperity) nature of the contact, and show that roughness theories of friction can be applied at the nanoscale.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
aabsd发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
Owen应助友好念真采纳,获得10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
英俊的铭应助冬灵采纳,获得10
4秒前
所所应助典雅的俊驰采纳,获得10
4秒前
5秒前
junlin应助彭佳丽采纳,获得10
5秒前
orixero应助woxbin采纳,获得10
5秒前
坦率的可仁完成签到,获得积分10
6秒前
zxn发布了新的文献求助30
6秒前
7秒前
anoxia完成签到,获得积分10
8秒前
drink1ngs发布了新的文献求助10
9秒前
吴军霄发布了新的文献求助10
10秒前
LYDZ1完成签到,获得积分10
11秒前
无极微光应助大知闲闲采纳,获得20
11秒前
董怡完成签到,获得积分10
12秒前
共享精神应助Yen采纳,获得10
13秒前
阿萨大大完成签到,获得积分10
16秒前
客念完成签到 ,获得积分10
16秒前
勤奋流沙完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
华仔应助奋斗不斜采纳,获得10
18秒前
王晗发布了新的文献求助10
19秒前
无情的rr发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
小河流水完成签到 ,获得积分10
22秒前
rr完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
田佳媛发布了新的文献求助10
23秒前
华仔应助Michelle采纳,获得10
23秒前
24秒前
zxn完成签到,获得积分10
24秒前
jjjdj发布了新的文献求助10
25秒前
Yen发布了新的文献求助10
26秒前
29秒前
Rose_Yang完成签到 ,获得积分10
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1581
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 1500
Specialist Periodical Reports - Organometallic Chemistry Organometallic Chemistry: Volume 46 1000
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 600
The Scope of Slavic Aspect 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5536778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4624429
关于积分的说明 14591955
捐赠科研通 4564906
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2502008
邀请新用户注册赠送积分活动 1480808
关于科研通互助平台的介绍 1451989