科学家能够解释为什么非常弱的摩擦力遵循与我们从学校物理课程中了解到的普通摩擦力不同的定律。研究人员制定了替代摩擦定律，除其他不寻常的模式外，这些定律表明，增加在表面上滑动的物体的重量并不一定会导致摩擦力增加。了解摩擦的微观机制可以为控制超弱摩擦的方法提供基础，并将其用于许多机制，从而在全球范围内显著节省能源。
描述摩擦力作用的图表
该研究的结果 发表在【物理评论快报】杂志上的一篇文章中。在直观层面上，我们理解所谓的阿蒙顿-库仑摩擦定律的本质，我们在日常生活中不断观察到该定律的表现。根据这条 300 多年前制定的定律，物体在表面移动的重量越大，摩擦力就越大。
令人惊讶的是，这条定律并不适用于所谓的超级滑的情况，即摩擦力减小到极小的值。在超滑条件下，摩擦力比正常条件下小几个数量级。结果发现它根本不依赖于体重。您可以将重量增加数千倍，例如从一公斤增加到几吨，但摩擦力不会改变，并且将保持与一公斤重量相同。这种极其有趣的现象需要理论上的论证。
科学家发现，超滑性还具有其他有趣的特性，与通常的阿蒙顿-库仑定律相矛盾。其中之一是摩擦力对滑动速度、温度和接触面积的意外依赖性。
科学家们发现了一种原子机制，可以解释摩擦力与体重的独立性，并制定了超滑的替代摩擦定律。尽管与阿蒙顿-库仑定律存在明显差异，但新定律很好地描述了观察到的现象。
这种神秘的现象可以用这样简单的话来解释。超滑性是非常光滑表面的特征，光滑程度达到原子水平。例如著名的二维碳材料石墨烯就具有这样的表面。此外，接触的表面必须在原子水平上具有不同的粗糙度图案：一个表面上的凸块不应与另一表面上的凹陷相对应。如果它们重合，表面将牢固地粘附，并且在没有很大力的情况下不会滑动。粗糙度不匹配的表面不容易粘附和滑动。
但热波动也会引起摩擦。接触时表面的热振动显著增加了它们在原子水平上的粗糙度，这使得两个表面难以相对移动。科学家们已经证明，并非所有的温度波动都很重要，只有当两个表面同时弯曲同时保持紧密接触时才重要。这种振动需要最小的能量并且不依赖于滑动体的重量负载。这解释了摩擦力与体重的独立性。
此外，当表面相对滑动时，热同步振动会形成「表面褶皱」，必须将其「平滑」才能移动。这需要能量，能量以热量的形式耗散在材料的体积中，从而导致出现与运动速度成比例的耗散摩擦力。
表面温度越高，同步振荡的幅度越大。接触面积越大，防止表面相对移动的表面振动数量就越多。科学家在一篇文章中提出了基于对这些效应的定量分析，制定了超滑定律。
