455 / 2021-06-17 22:30:05

基于二硫化钼的表面超低摩擦和图案构筑

二硫化钼(MoS₂)以其优异的润滑特性而闻名，在各种微纳机电系统(MEMS/NEMS)中通常用作固体润滑剂。在外加电场下，用AFM针尖摩擦置于SiO₂/Si衬底上的MoS₂表面，使MoS₂的摩擦系数降低近5倍，达到超低摩擦状态(摩擦系数接近0.0045)。在电场作用下，MoS₂与SiO₂/Si衬底界面间发生电荷转移和积聚。摩擦过程中由于电荷转移，得到了由电子紧密结合导致的高结合强度的MoS₂/SiO₂界面。原子级厚度的MoS₂超低摩擦态是由于MoS₂与SiO₂/Si衬底之间的电子紧密结合抑制了MoS₂原子尺度的变形，限制了MoS₂的局部钉扎能力，从而降低摩擦力。通过控制摩擦过程中的位置、时间和电场强度，在原子级厚度的MoS₂表面进一步形成超低摩擦状态的图案。该方法为在具有半导体性质的MoS₂及相关的二维材料上实现超低摩擦提供了新的方法。超低摩擦的纳米图案化可以促进和扩大MoS₂作为润滑剂在各种具有纳米元件的MEMS/NEMS中的工程应用。