科學家能夠解釋為什麽非常弱的摩擦力遵循與我們從學校物理課程中了解到的普通摩擦力不同的定律。研究人員制定了替代摩擦定律，除其他不尋常的模式外，這些定律表明，增加在表面上滑動的物體的重量並不一定會導致摩擦力增加。了解摩擦的微觀機制可以為控制超弱摩擦的方法提供基礎，並將其用於許多機制，從而在全球範圍內顯著節省能源。
描述摩擦力作用的圖表
該研究的結果 發表在【物理評論快報】雜誌上的一篇文章中。在直觀層面上，我們理解所謂的阿蒙頓-庫侖摩擦定律的本質，我們在日常生活中不斷觀察到該定律的表現。根據這條 300 多年前制定的定律，物體在表面移動的重量越大，摩擦力就越大。
令人驚訝的是，這條定律並不適用於所謂的超級滑的情況，即摩擦力減小到極小的值。在超滑條件下，摩擦力比正常條件下小幾個數量級。結果發現它根本不依賴於體重。您可以將重量增加數千倍，例如從一公斤增加到幾噸，但摩擦力不會改變，並且將保持與一公斤重量相同。這種極其有趣的現象需要理論上的論證。
科學家發現，超滑性還具有其他有趣的特性，與通常的阿蒙頓-庫侖定律相矛盾。其中之一是摩擦力對滑動速度、溫度和接觸面積的意外依賴性。
科學家們發現了一種原子機制，可以解釋摩擦力與體重的獨立性，並制定了超滑的替代摩擦定律。盡管與阿蒙頓-庫侖定律存在明顯差異，但新定律很好地描述了觀察到的現象。
這種神秘的現象可以用這樣簡單的話來解釋。超滑性是非常光滑表面的特征，光滑程度達到原子水平。例如著名的二維碳材料石墨烯就具有這樣的表面。此外，接觸的表面必須在原子水平上具有不同的粗糙度圖案：一個表面上的凸塊不應與另一表面上的凹陷相對應。如果它們重合，表面將牢固地粘附，並且在沒有很大力的情況下不會滑動。粗糙度不匹配的表面不容易粘附和滑動。
但熱波動也會引起摩擦。接觸時表面的熱振動顯著增加了它們在原子水平上的粗糙度，這使得兩個表面難以相對移動。科學家們已經證明，並非所有的溫度波動都很重要，只有當兩個表面同時彎曲同時保持緊密接觸時才重要。這種振動需要最小的能量並且不依賴於滑動體的重量負載。這解釋了摩擦力與體重的獨立性。
此外，當表面相對滑動時，熱同步振動會形成「表面褶皺」，必須將其「平滑」才能移動。這需要能量，能量以熱量的形式耗散在材料的體積中，從而導致出現與運動速度成比例的耗散摩擦力。
表面溫度越高，同步振蕩的振幅越大。接觸面積越大，防止表面相對移動的表面振動數量就越多。科學家在一篇文章中提出了基於對這些效應的定量分析，制定了超滑定律。
