“摩擦”这一物理现象在日常生活中并不陌生，习以为常的走路、穿衣都离不开摩擦，没有它，我们的生活可以说是“寸步难行”的。可是，不知你是否想过，我们对于摩擦的认识大都是建立在宏观经验情况下的。如果走进纳米尺度的微观世界，走近独特神秘的二维材料，看似简单的“摩擦”也会变得奇妙无比。
二维材料是指二维材料是指厚度仅有单层原子/分子的晶体材料。自2004年石墨烯首次被成功分离以来，以它为代表的二维材料因其独特的电、磁、热、力、光学等性质成为学术研究的新热点，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，“极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术产业革命”。
因此，无数学者致力于揭开二维材料摩擦的秘密，不懈探索、研精钩深，清华航天航空学院李群仰课题组就是其中之一。2016年11月24日，他们于《自然》杂志在线发表题为“石墨烯摩擦接触界面的状态演化”的文章，首次重现了石墨烯摩擦行为的所有核心现象，并提出了二维材料可能存在的一种全新的摩擦演化及调控机制。
李群仰课题组的研究表明，界面的咬合“质量”，即上下表面原子间的局部钉扎强度和整个界面咬合作用的协同性，是影响摩擦行为的关键因素。在滑动过程中，石墨烯由于具有超强的面外变形能力，能够动态地调整其构型，从而改变与压头原子之间紧密接触和协同钉扎程度。这一机制超越了摩擦学中二维材料粘着褶皱效应的经典解释，即在摩擦过程中二维材料由于样品层数不同导致表面变形能力的差异，进而影响其真实接触面积大小以及最终的摩擦阻力。
该研究工作首次阐述了石墨烯摩擦演化行为的机理，其“接触质量”理论对于其它拥有超柔力学特性的二维材料也具有普适性——二维材料由于其超薄的几何特性和超大的柔性，能够从界面的“质”而不仅是“量”上来调控其摩擦性能，对进一步理解固体界面摩擦行为的物理机制具有重要的指导意义。此外，作为新一代的固体润滑剂，石墨烯在诸多方面都表现出优于传统材料的特性，本工作对于石墨烯在摩擦和磨损领域更为有效的应用也提供了相应的理论支持。
这项研究由李群仰副教授与麻省理工大学李巨教授和宾夕法尼亚大学罗伯特·卡皮克教授合作，并指导西安交通大学李苏植博士完成，西安交大、德国卡尔斯鲁厄理工大学的教授也参与了工作。该论文的通讯作者为李群仰副教授、罗伯特·卡皮克教授和李巨教授。
