Interlayer Electron Redistribution Engineering for Ultralow Friction in 2D Electrides

作者
Jingcheng Qi,Giuliana Materzanini,Gian‐Marco Rignanese,Maria Clelia Righi,Junjie Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202525865
摘要

Abstract Friction accounts for up to 30% of global energy consumption, underscoring the urgent need for superlubricity in advanced materials. 2D electrides feature cationic layers separated by 2D confined anionic electrons. Ab initio calculations reveal that interlayer friction correlates with cationic charge and sliding‐induced charge redistribution. Remarkably, the 2D electride Ba 2 N exhibits lower interlayer friction than graphene despite stronger interlayer adhesion, contradicting conventional tribological understanding. This anomaly stems from electron redistribution serving as the dominant energy dissipation pathway. Deep potential molecular dynamics (DPMD) simulations show that incommensurate twisted interfaces (2° < θ < 58°) in Ba 2 N achieve structural superlubricity by suppressing out‐of‐plane buckling and energy corrugation. Notably, a critical normal load of 2.3 GPa enables barrier‐free sliding in commensurate Ba 2 N ( θ = 0°), with an ultralow shear‐to‐load ratio of 0.001, suggesting superlubricity potential. Furthermore, electron doping effectively reduces interlayer friction by controllably modulating stacking energies. These findings establish 2D electrides as a transformative platform for energy‐efficient tribology, enabling scalable superlubricity through twist engineering, load adaptation, or electrostatic gating. This work advances the fundamental understanding of electron‐mediated friction, with Ba 2 N serving a model for cost‐effective, high‐performance material design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
吴龙发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
赘婿应助惠嘟嘟采纳,获得10
1秒前
charint发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
小鲨鱼发布了新的文献求助10
5秒前
小鱼头发布了新的文献求助10
5秒前
Kimo完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
jinjin发布了新的文献求助10
7秒前
舒苏应助gao采纳,获得10
7秒前
7秒前
明亮尔蓝应助haochen采纳,获得10
8秒前
所所应助番茄番茄采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
彭于晏应助fanqiaqia采纳,获得10
9秒前
天天快乐应助ylp采纳,获得10
10秒前
结实大白完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
lovely发布了新的文献求助150
11秒前
崔伟发布了新的文献求助10
11秒前
保卫时光完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
anan发布了新的文献求助10
12秒前
小二郎应助满意的不二采纳,获得10
12秒前
丘比特应助nightmare采纳,获得10
13秒前
璎丸子完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
情怀应助小鲨鱼采纳,获得10
15秒前
15秒前
共享精神应助clcl采纳,获得30
15秒前
dahafei完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
云为晓完成签到,获得积分10
18秒前
r93527005完成签到,获得积分10
18秒前
YYY完成签到,获得积分10
18秒前
啊啊啊完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI2S应助Augety采纳,获得10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Feldspar inclusion dating of ceramics and burnt stones 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
What is the Future of Psychotherapy in a Digital Age? 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5957105
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7177514
关于积分的说明 15944487
捐赠科研通 5092176
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2736694
邀请新用户注册赠送积分活动 1697437
关于科研通互助平台的介绍 1617731