摩擦研究已深入到电子尺度，并取得了许多瞩目的研究成果，尤其是压力诱导超润滑的提出为实现超润滑提供了一种新策略。但固体界面摩擦性能的计算尚未实现自动化和高通量，计算模型构建以及数据后处理浪费了科研人员大量时间。据估计，计算一个界面体系摩擦性能耗费的人工操作时间约60小时，从而制约了电子尺度摩擦性能的研究。
中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室计算摩擦学课题组长期从事摩擦性能计算研究，并获得系列进展。
2022年，课题组首次搭建了能够实现自动化建模、计算任务自动提交管理、智能化数据后处理——自动提取计算结果、拟合数据、绘制势能面、搜索最优滑动路径、输出摩擦力、摩擦系数的固体界面摩擦性能高通量计算平台LICP-FPHTC-Platform，实现了固体界面摩擦性能的自动化、高通量计算（摩擦学报2022, 42, 493），并为该平台申请了软件著作权（登记号：2021SR1172689）。
基于固体界面摩擦性能高通量计算平台LICP-FPHTC-Platform，研究人员与西北工业大学、兰州交通大学大学合作，在计算摩擦学领域取得了系列进展，提出了氧化降低金属玻璃摩擦的机理（Acta Materialia, 2022, 232, 117934）以及弛豫对摩擦计算结果的影响机理（Tribology International, 2022, 173, 107586），构筑了等载和等距摩擦计算结果的转化桥梁（Materials Today Communications, 2023, 34, 105062）。
近日，基于固体界面摩擦性能高通量计算平台，研究人员开展了摩擦层数依赖与原子位移以及层间电荷分布间关联的研究，相关结果对阐明二维材料摩擦层数依赖的微观机制作出了重要贡献。
摩擦随着层数的增加而减小是2D材料摩擦性能的一个重要特征。该研究中，DFT计算结果再现了摩擦层数依赖的实验现象，首次在原子尺度上提出了关键见解——除了褶皱效应、电子-声子耦合和摩擦接触质量之外，原子位置的面内调整是摩擦层数依赖背后的另一个关键因素（图2）。研究发现，原子位置的面内调整将减少电荷的重新分布，进一步减少层间的摩擦，这应该是其导致摩擦随着层数的增加而减小的物理起源（图3）。此外，该结果可很好地解释基底吸附强度对摩擦层数依赖的影响。
相关工作以“In-plane adjustment of atomic positions and layer-dependent friction in 2D materials”为题发表在Applied Surface Science(2023, 620, 156810)上。兰州交通大学联培硕士生何敏娟为该论文第一作者，兰州化物所何文豪助理研究员和鲁志斌研究员为通讯作者。
该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的支持。
来源：固体润滑国家重点实验室
