固体力学权威期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids（《固体力学与物理学杂志》）近日在线发表了土木建筑工程学院欧阳稳根教授在表界面力学领域的最新研究成果：建立统一理论框架揭示了界面化学键影响摩擦老化的微观机制。

论文题目为“Microscopic mechanisms of frictional aging”，土木建筑工程学院欧阳稳根教授为论文第一作者兼通讯作者，共同通讯者为特拉维夫大学的Michael Urbakh教授，武汉大学为第一署名与通讯单位。该工作得到国家自然科学基金委和武汉大学人才启动经费的支持。

摩擦老化是指两个相互接触表面的静摩擦力随着接触时间呈对数增长的现象，这种现象在自然界中广泛存在，从宏观尺度的地震、到微纳米尺度的机电系统，摩擦老化都起着重要作用，然而其微观机理一直不清楚。近年来的实验研究表明，界面化学键的动态成键-断键可能是摩擦老化现象的主要成因，人们发展了蒙特卡罗算法来模拟界面化学键成-断键过程，指出了摩擦老化出现的条件，加深了对这一现象的理解。然而此类数值模拟非常耗时，很难系统研究摩擦老化在诸多因素（如压力和温度等）影响下的演化规律，限制了其进一步应用。在此背景下，欧阳稳根教授发展了一个统一理论框架来描述界面的成-断键过程对其摩擦行为的影响[JMPS 137, 103880 (2020)]，并在此基础上求得摩擦老化随着压力、温度演化的解析表达式，该解析模型表面界面存在多种化学键是摩擦老化产生的必要条件，并预测摩擦老化演化过程中存在三种状态：（i）在接触时间较短时为线性老化；（ii）随着接触时间增加，转变为对数（或类对数）老化；（iii）当接触时间足够长时，摩擦老化达到稳态，不再演化，同时该模型还预测了摩擦老化与压力和温度的依赖关系，这些结果均与实验测量数据吻合良好。该工作所发展的解析模型使得理论可以在相同的时间和空间尺度上与实验进行比较，弥补了蒙特卡罗模拟的关键不足，为进一步研究界面力-化学耦合影响摩擦行为的机制奠定了基础。

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022509622001417