在低温下通过石墨纳米片的自卷曲获得分子滚动润滑

摩擦作为一种基本的物理现象，在自然界和人类文明中占据主导地位，其中实现分子滚动润滑这一成就有望带来像宏观尺度上轮子设计那样的突破。在此，发现石墨纳米片（GNSs）在低温下存在边缘自卷曲纳米变形现象，随后利用这一现象在摩擦过程中促进石墨纳米滚轴的形成，以实现分子滚动润滑。在摩擦界面观察到平行纳米滚轴，为分子滚动润滑的发生提供了实验证据，石墨在真空环境中表现出异常的润滑性能，在宏观尺度上具有超低摩擦和磨损。从电子相互作用的角度阐明了分子滚动润滑机制。实验和理论模拟表明，自卷曲的驱动力是不均匀原子收缩引起的应力，然后剪切力促进完整纳米滚轴的形成，而原子振动的约束减少了驱动应力的耗散，有利于其中纳米滚轴的形成。这将为在微尺度上控制摩擦力以及纳米结构操作开辟一条新的途径。