突破争议壁垒

摩擦学研究的深化：计算模型的精确性与静态摩擦性能的理解

IT之家报道，摩擦学研究在现代物理学、工程学和材料科学等领域扮演着重要的角色，其不断深化推动这些领域的发展。
计算摩擦学作为调控摩擦行为的关键路径，能够通过理论模型为摩擦现象提供更精确的描述。
计算模型的不精确可能导致错误的结论，甚至干扰对摩擦现象物理机制的理解。
针对这一问题，中国科学院兰州化学物理研究所的一支研究团队进行了深入的研究。

一、背景与动机

摩擦学是一门研究界面摩擦、润滑和磨损的科学与技术。
随着科技的发展，对高精度、高效率的摩擦性能需求越来越高，计算摩擦学在其中起到了关键的作用。
现有的计算模型在某些情况下可能存在不精确的问题，导致对摩擦现象的理解出现偏差。
为了解决这一问题，建立更为科学、标准的摩擦性能计算模型显得尤为重要。

二、研究内容与成果

该研究团队利用自主搭建的固体界面摩擦性能第一性原理高通量计算平台LICP-FPHTC-Platform，针对已报道的负摩擦系数的二维材料界面体系进行了深入探讨。
研究中考虑了等距模型、等载模型以及无负载做功的等载模型三种静态摩擦性能计算模型。

研究重点考察了三种二维材料界面体系：Gr/Gr、h-BN/h-BN以及In2Se3/In2Se3。
研究结果发现，只有在采用无负载做功的等载模型时，才会出现文献中报道的负摩擦系数现象。
而其他两种模型（等距模型和等载模型）得出的摩擦计算结果相同且定量一致。

通过进一步的界面受力分析与能量守恒原理的结合，研究团队发现无负载做功的等载模型存在根本性缺陷。
因此，该模型得出的负摩擦系数结果可能是由于计算不精确导致的错误。
相反，等距模型和等载模型提供了更加可靠和一致的摩擦性能计算结果，为静态摩擦性能计算提供了标准模型。

三、意义与影响

该研究首次系统验证了不同静态摩擦计算模型的可靠性，澄清了学界对负摩擦系数的误解。
这一研究成果为摩擦学标准化研究提供了关键理论支撑，为未来的摩擦学研究提供了新的视角。
基于不精确计算模型得到的负摩擦系数现象可能并不具有物理意义，这一发现为未来研究提供了更为准确的理论框架。

四、结论

通过对不同静态摩擦性能计算模型的深入研究，研究团队发现等距模型和等载模型在描述静态摩擦性能时更为可靠和一致。
无负载做功的等载模型由于存在根本性缺陷，其得出的结果可能存在不精确的问题。
因此，未来在静态摩擦性能的计算中，应优先考虑采用等距模型和等载模型。

这一研究成果对于推动摩擦学研究的标准化、深化对摩擦现象的理解以及为未来的研究和应用提供理论支撑具有重要意义。
相关研究成果已发表于国际著名期刊《物理评论B》上。

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