电学调制二维材料表面摩擦能量耗散机制的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51705285
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Potential Energy Surface (PES) is an important theoretical model to study atomic scale friction based on density functional theory, and an effective mean to predict tribological properties including nanoscale stick-slip process and frictional energy dissipation. However, current researches based on PES have lots of limitations such as unclear physical essence and influence factors, lack of modulation methods, failure to combine with experiments. To deal with the problems, a new route is proposed to study electrically modulated friction with PES. The electronic properties of two-dimensional materials (e.g. carriers’ density and mobility, electron cloud distribution, etc) will be controlled in situ by applying an external potential difference and/or bias voltage. Based on the combination of ultrahigh vacuum atomic force microscope and density functional theory, we will study the coupling mechanism of surface electronic structure, nanoscale stick-slip process and friction energy dissipation using PES as the research media. We will build theoretical model of friction energy dissipation affected by electronic structure and proved with experiment data. Furthermore, we will develop a new in situ control technology of friction energy dissipation by surface electronic structure, and explore the key method of regulating and reducing the interface friction through electrical modulation. Achievements of this research are helpful and vital in promoting the friction mechanism studies and extending their application fields.
表面接触势能量起伏是基于密度泛函理论计算,针对原子级摩擦提出的重要理论分析模型,可有效预测微观摩擦黏滑运动过程与摩擦能量耗散,分析摩擦特性变化规律。目前国内外接触势能量起伏的相关微观摩擦学研究面临物理本质及影响因素不清晰、调控方法有限、未能与实验研究相结合等共性问题。针对上述问题,项目组提出采用外加电势差、偏压等方式原位调制二维纳米材料表面载流子密度、载流子迁移率、电子云分布等电子学结构特性,结合超高真空原子力系统与密度泛函理论计算,以表面接触势能量起伏为中间载体,研究材料电子学性质与微观摩擦黏滑过程、摩擦能量耗散的耦合机制,建立材料电子学特性影响摩擦能量耗散的理论模型并进行实验验证。并在此基础上研究通过表面电子学结构特性原位调控摩擦能量耗散的新方法,探索基于电学手段调控界面摩擦特性、降低的关键技术。该研究的顺利实施对推动摩擦学机理研究,拓展其应用领域有重要的帮助和支撑作用。

结项摘要

本项目以摩擦能量耗散机理和超滑调控技术为主要研究方向,从科研仪器建设、实验测试和理论计算三方面开展研究工作。设计搭建了超高真空原子力显微镜系统,并改装接入外加电学调控系统和光路模块,为电场调控二维材料摩擦学特性提供了仪器支撑与平台。本项目以石墨烯、二硫化钼为代表的二维纳米材料为研究体系,采用电学调控的方式调制材料表面电子学结构,通过密度泛函理论计算和超高真空原子力显微镜进行摩擦能量耗散的实验对照研究,挖掘表面电子学结构与摩擦能量耗散的关联机制。通过揭示材料电子学性质与超滑的关联机制,获得了基于材料电子学性质调控超滑性能的技术路径。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Superlubricity between a silicon tip and graphite enabled by the nanolithography-assisted nanoflakes tribo-transfer
通过纳米光刻辅助的纳米薄片摩擦转移实现硅尖端和石墨之间的超润滑性
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab70cd
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Tian-Dong Sha;Hua Pang;Liang Fang;Hui-Xian Liu;Xin-Chun Chen;Da-Meng Liu;Jian-Bin Luo
  • 通讯作者:
    Jian-Bin Luo
Interlayer interaction on twisted interface in incommensurate stacking MoS2: A Raman spectroscopy study
不相称堆叠 MoS2 扭曲界面上的层间相互作用:拉曼光谱研究
  • DOI:
    10.1016/j.jcis.2018.11.032
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Zhou Xiang;Jin Ke;Cong Xin;Tan Qinghai;Li Junyi;Liu Dameng;Luo Jianbin
  • 通讯作者:
    Luo Jianbin
Influence of elastic property on the friction between atomic force microscope tips and 2D materials
弹性特性对原子力显微镜尖端与二维材料摩擦的影响
  • DOI:
    10.1088/1361-6528/ab7f7d
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Nanotechnology
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Zhou Xiang;Liu Yuanshuang;Hu Xiangmin;Fang Liang;Song Yiming;Liu Dameng;Luo Jianbin
  • 通讯作者:
    Luo Jianbin
Tunable Exciton Radiative Recombination Lifetime in Twisted Bilayer Molybdenum Disulfide
扭曲双层二硫化钼中可调谐激子辐射复合寿命
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcc.0c05292
  • 发表时间:
    2020-09-24
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao, Zhida;Liu, Yuanshuang;Liu, Dameng
  • 通讯作者:
    Liu, Dameng
Rapid thin-layer WS2 detection based on monochromatic illumination photographs
基于单色照明照片的快速薄层WS2检测
  • DOI:
    10.1007/s12274-020-3122-0
  • 发表时间:
    2020-10-21
  • 期刊:
    NANO RESEARCH
  • 影响因子:
    9.9
  • 作者:
    Hu, Xiangmin;Qiu, Cuicui;Liu, Dameng
  • 通讯作者:
    Liu, Dameng

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其他文献

共沉积制备Pd/Cu纳米金属粒子对四氯化碳的脱氯研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    四川环境
  • 影响因子:
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  • 作者:
    马鲁铭;焦永利;邱翠翠;吴德理
  • 通讯作者:
    吴德理
基于纳米多孔金的电化学传感器检测对硝基苯酚
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Electrochemistry Communications
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    申大忠;丁轶;黄利华;马厚义;邱翠翠;刘召娜;杜军国
  • 通讯作者:
    杜军国
纳米结构的钯与金-钯薄膜的制备及其电催化活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    邱翠翠;张进涛;马厚义;田芳
  • 通讯作者:
    田芳

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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