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本论文第一部分采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Mo S2固体润滑剂层间纳米摩擦特性及其调制。研究结果有助于在原子、分子层次理解纳米摩擦现象,也为在微观上调制摩擦特性提供一些新的思路和方法。第二部分采用分子动力学模拟方法研究了小原子团簇在一些金属表面扩散特性。研究结果有助于理解薄膜生长早期在亚原子单层原子扩散的机理。其主要结果如下:(1)采用第一性原理方法研究了两层Mo S2薄片间的摩擦特性:随着正压力增加层间摩擦力增加,基本符合阿芒顿定律。另外,随着正压力增加,层间摩擦势能面不同,主要反应在摩擦过程中两层Mo S2薄片不同位形下的界面间的电荷相互作用不同。(2)采用第一性原理方法研究了层内应变对两层Mo S2薄片间的摩擦特性的影响:对层内施加双轴向拉应变的情况下,层间摩擦力会增加;而对层内施加双轴向压应变的情况下,层间摩擦力会减少。这给我们提供一种调制摩擦的新的思路和方法。(3)采用第一性原理方法研究了法向方向外加电场对两层Mo S2薄片间的摩擦特性的影响:Mo S2是半导体,随着外加电场的增加其能带会出现由半导体向金属的转变;随着外加电场的增加其层间摩擦会稍有增加,但外加电场增加到足使其发生半导体向金属转变时,其层间摩擦急剧下降。这样给我们提供一调制摩擦的方法,而且不用破坏其原子结构。(4)利用分子动力学和嵌入原子势(EAM)势函数计算了单个增原子和空位在Fe(110)、Fe(100)和Fe(111)三个表面上的吸附能和形成能以及扩散势垒。研究结果表明对于增原子吸附能和扩散迁移能遵循这样的规律:(110)(100)(111)(110)(100)(111),a a a m m m a a a a a aE<E<E E<E<E。而对于空位,其形成能和扩散迁移能遵循(111)(100)(110)f f f v v vE<E<E,(111)(110)(100)m m m v v vE<E<E的规律。对于Fe(110)面,简单跳跃是主要的扩散机制,而对于Fe(100)和Fe(111)面,增原子与表面原子之间的交换机制是主要的。(5)利用分子动力学模拟和嵌入原子势(EAM)方法研究了小Cu原子团簇在Ag(111)表面扩散的“幻数尺寸效应”。研究结果与已有的实验和理论结果符合,有助于理解薄膜生长早期在亚原子单层原子扩散的机理。