超潤滑

超潤滑（Superlubricity）是指發生相對運動的物體間的摩擦力幾乎為零甚至完全消失的現象。

石墨的原子表面結構類似於雞蛋托盤，圖示為公度態接觸（兩托盤互相「咬合」）

圖示為非公度態接觸——相對旋轉導致兩托盤不能相互「咬合」

即使在干摩擦條件下，當兩個晶體表面間處於非公度（共度）態接觸時，超潤滑也可能發生，因此也稱為結構超潤滑。結構超潤滑概念在1991年被提出，2004年在納米石墨片之間獲得實驗證實^[1]。石墨中的碳原子以六邊形的方式周期性排列，形成原子尺度的「峰-谷」景觀，看上去就像生活中的雞蛋托盤。當兩個石墨表面處於公度態接觸時（每旋轉60度），兩石墨表面間的摩擦力最大，當兩石墨表面間發生相對旋轉至非公度態接觸時，摩擦力會極大地降低。這就像兩個相互接觸的雞蛋托盤，當旋轉使得它們不能互相「咬合」時，更容易發生相對滑動。

2012年，微米尺度的石墨超潤滑現象通過微米石墨片的自縮回運動獲得實驗證實^[2]。最初對超潤滑的研究受限於苛刻的實驗條件，而通過自縮回運動研究石墨超潤滑現象即使在微米尺度以及大氣環境下也能穩定地、重複地實現，這使得超潤滑現象有望在微機電系統（納機電系統）中獲得應用^[3]。

當一根針尖在平坦的表面滑行，並且所施加的載荷低於某一閾值時，也能實現超低摩擦狀態。根據Tomlinson模型^[4]，該「超潤滑」閾值與針尖-表面間的相互作用以及材料間的接觸剛度密切相關。並且該閾值可以通過激發滑動系統的共振頻率而顯著降低，這揭示了一種可減少納機電系統中磨損的方法^[5]。

需要指出的是，「超潤滑」一詞與「超導」，「超流」等名詞的類似性具有一定的誤導，因為其他能量耗散機制也可能導致有限的（通常很小）摩擦力。