近日，工學(xué)院徐學(xué)鋒教授課題組完成的"Bidirectional electron transfer in Triboelectrification caused by friction-induced change in surface electronic structure"論文，在材料科學(xué)領(lǐng)域Top期刊《Nano Energy》（中科院一區(qū)TOP，IF="17.60）上發(fā)表。論文第一作者為工學(xué)院博士研究生李薇，第一通訊作者為徐學(xué)鋒教授，北京林業(yè)大學(xué)為第一完成單位。
摩擦起電（Triboelectrification，TE），也被稱為接觸起電（Contact Electrification，CE），人類歷史上最早關(guān)于電的認(rèn)識(shí)即來自摩擦起電。摩擦起電在自然界和人類生產(chǎn)生活中普遍存在，并在靜電復(fù)印、靜電分離和摩擦電納米發(fā)電機(jī)等諸多領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。但它也會(huì)帶來嚴(yán)重的后果，例如摩擦起電引起的靜電放電可能會(huì)損壞微電子器件、引起火災(zāi)甚至爆炸。
無論是提高靜電復(fù)印的性能或是降低靜電放電的危害，充分了解摩擦起電中的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制都是十分必要的。以往人們普遍認(rèn)為，摩擦起電中兩個(gè)表面之間的電子轉(zhuǎn)移應(yīng)該是單向的。本文實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，摩擦過程中的電子轉(zhuǎn)移方向會(huì)隨著接觸點(diǎn)位置的改變而改變，表明接觸面之間發(fā)生了雙向的電子轉(zhuǎn)移。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，當(dāng)兩表面相對運(yùn)動(dòng)方向反轉(zhuǎn)時(shí)，晶態(tài)表面間的電子轉(zhuǎn)移方向也會(huì)逆轉(zhuǎn)。基于摩擦過程中切向變形對摩擦表面電子結(jié)構(gòu)的影響，本文提出了一種摩擦起電中電子轉(zhuǎn)移的理論模型，并通過第一性原理計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證。
徐學(xué)鋒教授團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于摩擦學(xué)、先進(jìn)制造等方面的研究，搭建了摩擦起電實(shí)時(shí)探測、單光子探測等實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在摩擦起電、摩擦發(fā)光機(jī)理及材料方面取得了一定的成果，可應(yīng)用于摩擦納米發(fā)電機(jī)、有機(jī)污染物降解等領(lǐng)域。
該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51575054和51527901）的支持。
