继2022年6月3日固体力学权威期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids（JMPS）在线发表刘泽教授课题组题为“Thermodynamic model of twisted bilayer graphene: Entropy matters”（《双层扭转石墨烯热力学模型：熵的作用》）论文后，2022年10月22日，JMPS又在线发表了该团队题为“Origin of frictional scaling law in circular twist layered interfaces: simulations and theory”（《圆形扭转层状材料界面摩擦标度率的起源：模拟与理论》）的论文，我院博士研究生严炜东为第一作者，刘泽教授、欧阳稳根教授为共同通讯作者，武汉大学为唯一署名与通讯单位。该工作得到湖北省重点研发计划、国家自然科学基金和武汉大学人才项目的支持。

该工作进一步对扭转层状材料界面力学行为开展研究，建立了扭转层状材料层间滑移势垒以及层间摩擦力关于圆形滑块尺寸与扭转角的严格标度率，预测了滑移势垒的振荡行为以及摩擦力与接触区尺寸的开根号成正比的奇异行为（图1(a)-(b)），所预测的标度率与课题组以及文献中的分子动力学模拟结果严格符合（没有拟合参数）。考虑到经典的摩擦定律给出的摩擦力与接触面积成正比（不考虑边缘效应），为了揭示圆形扭转层状材料界面奇异摩擦标度率的物理起源，基于完整云纹中的原子集体刚性滑移势垒为零的模拟发现，定义了区别于几何边界的云纹边界（图1(c)），发现几何边界与云纹边界所围区域（我们定义为一个新的“edge”）的动态演化是导致滑移势垒振荡行为、摩擦力标度率及其60°旋转对称性的根源（图1(d)）。基于上述发现，提出了一种根据云纹边界裁剪滑块形状进行层间摩擦有效调控的方法。

该工作为扭转层状材料的设计、力学性能尤其是界面滑移行为等的研究提供了理论指导。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2022.105114

图1（a）圆形双层扭转石墨烯示意图；（b）层间滑移势垒振荡行为及其与接触面积的标度率；（c）几何边界及摩尔边界定义；（d）几何边界与摩尔边界所围的“边（edge）”的动态演化是导致层间滑移势垒振荡行为及层间摩擦标度率的根源