陈虹源，何 璇，梅 婕，王 欢

（南京师范大学，南京 210000）

自从原子力和摩擦力显微镜问世后，摩擦学进入了一个宏观与微观相结合的新阶段[1]。纳米摩擦学的概念由此提出，纳米摩擦主要研究原子、分子尺度上的相对运动界面的摩擦磨损与润滑行为。

纳米颗粒在摩擦领域中已有了许多的研究突破与应用。Xu T等将高纯度的纳米金刚石用于润滑油添加剂，发现其对表面的抛光、强化作用，可以增强抗磨抗压性能[2]。纳米添加剂可以增强润滑油性能，而随着能源缺乏，廉价丰富且方便储备的水基润滑剂在某些领域中已慢慢取代油基润滑剂，当前已有了一些研究成果[3]。例如，通过浸渍试验，人们探究了水汽对无润滑硅和无定形碳表面纳米摩擦学性质的影响[4]。

本文从近期的宏观试验研究出发，建立了C5颗粒与水分子混合的模型，探究界面润滑现象以及表面摩擦力与负载、含水量的关系。研究发现，该纳米摩擦模型遵循与宏观摩擦相同的物理规律，它们都体现了剪切模量与表面摩擦力的负相关关系。

1　计算模型建立及模拟过程介绍

图1　模型结构图

初始构型如图1（a）所示，下方为735个C5颗粒组成的摩擦基底，X、Y方向采用周期性边界条件，Z方向采用采用固定边界条件，基底高1.875 nm，上方为作为探针的碳管，碳管距离基底约0.3 nm；C5颗粒是由5个碳原子构成的八面体，如图1（b）所示；添加水分子后的初始构型如图1（c）所示；碳管参数n=m=5，管的直径d=0.752 nm，碳原子数NC=150，长度L=1.895 nm。

本研究建立了图1（a）所示的模型，所用的碳颗粒为C5颗粒，结构如图1（b）所示。……