揭秘摩擦起源-摩擦界面微观能量载体观测

摩擦是自然界最常见的现象之一，其应用和研究可以追溯到古代，与人类文明发展的全过程密切相关，但其原因目前尚不完全清楚。正如诺贝尔获得者Peynman(费曼)所说，“摩擦学很难准确定量摩擦实验。虽然有大量的数据进行了准确的分析，但摩擦定律仍然没有得到完善的分析。”要揭示摩擦的起源，首先需要突破摩擦过程的检测技术。

在国家自然科学基金国家重大科研仪器研发项目(许可号:51527901)的支持下，清华大学高端设备界面科学与技术国家重点实验室建斌院士团队自主研发了国际首个高分辨率原点即时摩擦能耗散测试系统，观察到机械能在摩擦过程中转化为热能的微观能量媒介，探索摩擦发源机制。该团队创新性地将超快激光和纳米探针相结合，开发了大跨度光耦合位移平台技术，形成了集“力-热-电-磁-光”于一体的多维度测量系统。

高分辨率原点即时摩擦能耗散检测系统

该检测系统的独特之处在于，利用纳米探针和极快的“光探针”协同作用，检测原子之间的短距离相互作用，完成了原子尺度摩擦能耗散的检测。同时，针对电子和声子的激起和损耗过程，引入了极快的脉冲光，连续“拍照”在50fs的时间间隔内，然后通过将时间切片照片组合成图像，形成电子和声子两种微能量载体损耗行为的全景图像，首次探测到磨擦界面激子扩散、辐射藕合、电声耦合等八种能耗散方式，弥补了磨擦电子能耗散的理论空白。

电子和声子检测磨擦界面。

该仪器是摩擦学基础理论和检测方法的重要突破，可以帮助科学家在线监控摩擦能量消耗的过程、方法和强度，为揭示摩擦发源、开发减少摩擦功耗、开发新型极低摩擦材料、构建新的表征方法等提供有力支撑。有望对制造、交通、能源等领域产生深远的影响，也将是人类发展史的一大进步。