摩擦學(xué)，這一探究物體間相互作用力的學(xué)科，正持續(xù)為物理學(xué)、工程學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域注入新的活力。其中，計(jì)算摩擦學(xué)作為研究摩擦行為的重要手段，借助理論模型為摩擦現(xiàn)象提供了更為深入的理解。然而，不精確的計(jì)算模型卻可能誤導(dǎo)科研方向，影響對(duì)摩擦物理機(jī)制的正確認(rèn)識(shí)。

為了攻克這一難題，科學(xué)家們正致力于構(gòu)建更為科學(xué)、標(biāo)準(zhǔn)的摩擦性能計(jì)算模型，特別是在靜態(tài)摩擦性能領(lǐng)域。近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所的研究團(tuán)隊(duì)，攜手蘭州交通大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)的同行，在這一方向上取得了重要突破。

他們利用自主研發(fā)的固體界面摩擦性能第一性原理高通量計(jì)算平臺(tái)LICP-FPHTC-Platform，深入探究了三種靜態(tài)摩擦性能計(jì)算模型——等距模型、等載模型以及無(wú)負(fù)載做功的等載模型。這些模型被應(yīng)用于分析已報(bào)道的具有負(fù)摩擦系數(shù)的二維材料界面體系，旨在揭示不同計(jì)算模型對(duì)摩擦性能預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。

研究聚焦于三種典型的二維材料界面體系：Gr/Gr、h-BN/h-BN和In2Se3/In2Se3。通過(guò)對(duì)比這些材料在不同計(jì)算模型下的摩擦性能表現(xiàn)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)采用無(wú)負(fù)載做功的等載模型時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)負(fù)摩擦系數(shù)的現(xiàn)象。而等距模型和等載模型則得出了相同且定量一致的摩擦計(jì)算結(jié)果。

進(jìn)一步的研究表明，無(wú)負(fù)載做功的等載模型由于忽略了負(fù)載做功，存在根本性的缺陷。因此，該模型得出的負(fù)摩擦系數(shù)結(jié)果很可能是計(jì)算不精確所導(dǎo)致的錯(cuò)誤。相比之下，等距模型和等載模型提供了更為可靠和一致的摩擦性能預(yù)測(cè)結(jié)果，有望成為靜態(tài)摩擦性能計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)模型。

這一研究成果不僅系統(tǒng)驗(yàn)證了不同靜態(tài)摩擦計(jì)算模型的可靠性，還澄清了學(xué)界對(duì)負(fù)摩擦系數(shù)的誤解。它為摩擦學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)化研究提供了關(guān)鍵的理論支撐，為未來(lái)的科研探索指明了方向。

該研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)自主搭建的高通量計(jì)算平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大量數(shù)據(jù)的快速處理和分析。這一技術(shù)創(chuàng)新不僅提高了研究效率，還為摩擦學(xué)的深入研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

研究團(tuán)隊(duì)還深入探討了二維材料界面體系的摩擦機(jī)制，為理解摩擦現(xiàn)象的物理本質(zhì)提供了新的視角。他們的發(fā)現(xiàn)表明，基于不精確計(jì)算模型得出的負(fù)摩擦系數(shù)現(xiàn)象可能并不具有物理意義，這為未來(lái)摩擦學(xué)的研究提供了更為準(zhǔn)確的理論框架。

這一研究成果已在國(guó)際著名期刊《物理評(píng)論B》上發(fā)表，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。它不僅為摩擦學(xué)的研究提供了新的理論支撐，還為相關(guān)領(lǐng)域的科研探索提供了有益的啟示。

隨著研究的深入，科學(xué)家們將繼續(xù)探索更為精確、高效的摩擦性能計(jì)算模型，以推動(dòng)摩擦學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的持續(xù)進(jìn)步。