固体间冰层剪切流动的力学机制与界面滑移行为研究

来自国际顶尖机构的研究人员针对固体界面间冰层剪切流动(shear flow)这一关键科学问题，通过多尺度建模和实验验证，揭示了温度梯度与剪切速率对界面滑移行为的协同调控机制。该研究为极地装备防冰涂层设计和冰川运动建模提供了重要理论依据，相关成果发表于《Nature Materials》期刊。

　　

当两个固体表面发生相对滑动时，中间冰层(ice layer)会产生独特的剪切流动(shear flow)现象。研究人员通过分子动力学模拟发现，在-20°C至0°C温度范围内，冰晶格(ice lattice)的^H键网络会形成定向排列的剪切带(shear bands)，其黏度系数η与剪切速率γ?呈非线性关系：η~γ?^-0.45。有趣的是，当界面压力超过2MPa时，会出现明显的速度跳跃(velocity jump)现象，这与传统边界润滑理论预测的连续速度分布截然不同。通过原子力显微镜(AFM)原位观测，团队首次捕捉到冰层中位错(dislocation)的成核-增殖全过程，为理解冰川基底滑动(basal sliding)提供了微观机制解释。