摩擦是机械系统中普遍存在的现象，也是导致能量耗散、设备寿命缩短和运行效率下降的主要原因之一。如何实现摩擦的主动控制，一直是摩擦学与材料科学领域的核心挑战。

近日，中国科学院兰州化学物理研究所润滑材料全国重点实验室计算摩擦学课题组，在原子尺度摩擦控制领域取得重要突破。通过自主搭建的高通量计算平台LICP-FPHTC-Platform（摩擦学学报42(2022)493；Physical Review B 111(2025)054109；软件著作权2021SR1172689），研究了8种类h-BN滑移铁电材料不同电场下的电子极化、电荷密度分布（图1）和摩擦性能，结合理论分析，建立了摩擦与外电场之间的量化关系，实现了电场对摩擦性能的精准调控。

图1.双层h-BN的四种构型对应的一维（a-d）和三维（e-h）差分电荷密度以及构型的顶视（i-l）和侧视图（m-p）。

结果表明，通过施加交变电场，可动态调制层间极化状态，从而降低滑动能垒（图2），实现接近零摩擦的“超润滑”状态（图3）。结合极化理论，进一步推导出超润滑对应的临界电场强度的计算公式，从理论上揭示了电场调控滑移铁电材料摩擦性能的机制。

图2. (a)不同电场下，双层h-BN的摩擦势能面；(b)系统沿最佳滑移路径(H⁺→S→H^-→S→H⁺)的势能曲线，虚线和实线分别表示无外场和施加交变电场的结果。

图3. 8种类h-BN材料的摩擦力f与外电场E的关系。

相关工作以“Atomic-scale Friction Control based on Ferroelectricity”为题发表在Physical Review B（112(2025)235427）上。兰州化物所和兰州交通大学联合培养硕士生陈丹为该论文的第一作者，兰州化物所何文豪副研究员、鲁志斌研究员为共同通讯作者。

该工作得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、中国科学院“西部之光-西部交叉团队”项目、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目的支持。