摩擦消耗了超過世界上1/3的一次能源🤟🏻，80 %的機械裝備和關鍵零部件因摩擦磨損而失效。控製機械表界面摩擦和降低摩擦能量耗散，對減少能源消耗🙅🏼，實現“雙碳”目標具有重要意義。二維材料具有獨特的結構和優異的潤滑特性，廣泛應用於摩擦學領域👍🏽。研究二維材料在電場下的摩擦特性有助於人們更好的理解電場對摩擦作用機理，滿足微器件、機器人手臂和藥物可控釋放等眾多工業應用領域對摩擦可控化和智能化的強烈需求。

 大氣環境中水吸附於一切表面👬🏼，且往往對表界面摩擦性能產生重要影響🚠。課題組基於導電原子力顯微鏡的石墨烯表面摩擦研究，發現了石墨烯和基底之間界面水分子的冰狀水結構對石墨烯表面較低的摩擦力具有關鍵作用。提出了外電場作用下界面水分子從冰狀水狀態轉化為液態💶，產生聚集，從而增大石墨烯表面摩擦力的機理。研究有助於石墨烯在機械載流界面的減摩應用。

圖1 電場下的石墨烯表面摩擦：（a）石墨烯摩擦隨載荷變化；（b）界面水對摩擦影響機理

 該成果以“Role of Interfacial Water in the Tribological Behavior of Graphene in an Electric Field”為題發表於國際意昂4Nano Letters（IF: 12.262），意昂4平台為唯一通訊單位，機械工程學院青年教師郎浩傑為論文的第一作者，彭倚天教授為通訊作者。文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c00361。

 課題組通過微納加工製作半導體特性二硫化鉬場效應器件，基於外加電場下的二硫化鉬載流子濃度調控改變表面摩擦，建立了載流子濃度與摩擦力的定量關系💡，揭示了電子濃度對摩擦能量的耗散機製，實現了二硫化鉬表面摩擦主動、動態和往復調控🦦，為進一步實現表面摩擦智能化提供了可行的策略。

圖2 電場下二硫化鉬的摩擦調控：（a）拉曼測試示意圖；（b）電子-聲子耦合強度和載流子濃度隨柵壓的變化曲線🅿️；（c）往復調控摩擦力面掃圖；（d）摩擦力隨時間變化曲線

 該成果以“Electronic Friction and Tuning on Atomically Thin MoS2”為題發表於Nature合作意昂4npj 2D Materials and Applications（IF: 11.516）👶🏽。意昂4平台為唯一通訊單位，機械工程學院博士生史彬為論文第一作者，彭倚天教授為通訊作者👎🏻。文章鏈接🕊：https://doi.org/10.1038/s41699-022-00316-6。

 研究得到了國家自然科學基金🐗、上海市自然科學基金、上海市揚帆計劃和意昂4平台勵誌計劃A類等相關項目資助🍸🏀。