近日，我校機電工程學院微納制造及表界面科學團隊2023級碩士生張春杰，在國際知名期刊Tribology International（中國科學院一區TOP，IF＝6.9）和ACS Applied Materials ＆ Interfaces（JCR一區／中國科學院二區，IF＝8.2）上，連續發表三篇高水平研究成果。該系列成果均在團隊導師董赟的指導下完成，蘭州理工大學為第一作者及通訊作者單位。
制造業發展的一個重要趨勢是精密化和小型化，微納器件因具有大比表面／界面結構，其摩擦和傳熱特性對機械系統的可靠性和產品使用壽命等尤為重要。從本質上揭示摩擦傳熱機理，實現能量輸運的主動調控，已經成為亟待解決的課題。作為實現結構超滑的有效手段，應變工程能通過改變晶格結構或界面接觸質量來調控摩擦力。通常認為，施加應變會使二維材料的摩擦力單調下降。然而，該團隊的研究挑戰了這一認知：在單層與雙層二維材料中均發現了摩擦力的非單調變化，并揭示了兩者背后不同的物理機制。在雙層應變中，晶格失配誘導的摩爾界面粗糙度使得能量僅在搓板頻率耗散；而在給單層施加應變時，應變引起摩爾表面粗糙度和強界面作用，形成了新的摩爾聲子耗散通道。搓板頻率和摩爾搓板頻率的耦合增強與摩爾粗糙度非單調變化的共同競爭作用，導致摩爾紋尺寸接近摩擦副尺寸或其一半時摩擦能耗出現凸峰。此外，該團隊還發明了一種由摩爾超晶格誘導的熱開關，能夠通過調控摩爾紋結構周期性和局部應力場，選擇性地調節熱流傳輸效率。
應變調控摩擦的非單調變化原理，為涉及尺寸效應與應變模式的摩擦學設計提供了新準則，也為摩擦振噪的主動控制開辟了新途徑。與此同時，摩爾超晶格熱開關的提出，為發展下一代智能熱管理技術奠定了基礎。（圖/文：董赟；審核：侯運豐）
甘公網安備 62010002000207號