（上圖）香港城市大學曾曉成教授（中）及其研究團隊

香港城市大學（城大）與北京大學（北大）的研究人員成功在石墨烯片上直接測量及模擬二維水／冰的納米級超潤滑表現。這次的聯合研究首次揭示二維雙層水／冰和石墨烯片之間的靜態摩擦狀態幾乎完全消失。城大表示，有關的發現為納米流體工程及納米摩擦學領域的研究帶來重大進展，有助促進納米過濾、减少摩擦消耗的潛在應用。

相關的研究成果最近在國際學術期刊《科學》上發表，論文題目為「利用原子分辨率探究二維水傳輸的結構超滑潤性」。

城大材料科學及工程學系系主任及講座教授曾曉成教授領導的計算研究團隊，對單層石墨烯上二维水／冰的滑動表現進行了全面的分子動力模擬研究。研究人員專注於靜態摩擦，並計算出二維冰／石墨烯體系的最大靜態摩擦力和靜態摩擦系数。為確切模擬真實的實驗系統，以分子動力模擬的二維冰尺寸從幾納米以至數百納米不等，與北大實驗中形成的各種冰島大小相近。

城大團隊發現，單位面積靜態摩擦力與雙層冰／石墨烯的接觸面積成反比，兩者之間的關係大約為 ~ -0.5 的乘數次方，與實驗測量結果相符。更值得留意的是，較為大尺寸的二維冰島，其靜態摩擦系數甚至可低於 0.01，表現出超潤滑性。這些發現表明，二維雙層冰與石墨烯之間的靜態摩擦表現符合超潤滑特性，與北大團隊從實驗中發現的靜態摩擦表現趨勢一致。

石墨烯上的 2D 水／冰（左）橫向滑動與低靜態摩擦系數（右）

曾曉成教授進一步闡述這項基礎研究的重要性：不但有助於從原子層面了解水傳輸的基本特性，更通過展示納米軟固體與硬固體之間靜態摩擦的超潤滑特性，推動納米流體工程及納米摩擦學的研究進一步發展，「進一步激勵探討新型超潤滑納米流體系統以及節能摩擦系統的實際應用」。

來源：香港城市大學

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