在機械運動與生物運動界面，碳通常會發生摩擦誘導的石墨化現象，而金剛石化則一般難以發生。
近期，中國科學院蘭州化學物理研究所采用二維限域空間約束方法，構建二維夾層三明治結構的策略，借助其能量約束、運動約束與結構誘導效應來激活摩擦界面金剛石化的相變，突破金剛石在摩擦條件下難以形成這一瓶頸。
團隊利用二維材料薄片的摩擦誘導分層堆疊特性，將非晶碳涂層產生的磨屑捕獲并包裹于層間，構建二維夾層三明治結構。該結構將傳統摩擦過程中瞬時高溫、高壓、高碳遷移率的石墨化主導環境，轉變為具有持續高溫、局部超高壓及低碳原子遷移特征的動力學環境，創造出有利于金剛石化的條件。
團隊通過反應分子動力學模擬，探究二維空間約束如何從能量與結構雙維度上促成逆向轉變過程。模擬結果表明，二維限域空間可降低相變能壘并加快結構弛豫動力學，從而引發形成金剛石的歧化相變。
通過實驗和理論相結合的方法，團隊在初始接觸壓力為1.08GPa的摩擦條件下，利用范德華擠壓和模板效應，促成非晶碳磨屑致密化，降低非晶碳金剛石化的轉化能壘，實現摩擦界面金剛石形成。
相關研究成果發表在《先進材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家重點研發計劃等的支持。
整體思路圖
在機械運動與生物運動界面，碳通常會發生摩擦誘導的石墨化現象，而金剛石化則一般難以發生。近期，中國科學院蘭州化學物理研究所采用二維限域空間約束方法，構建二維夾層三明治結構的策略，借助其能量約束、運動約束......
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