502 / 2023-02-28 20:47:14

超低温水分子的冷凝变色和摩擦

超低温；变色；冷凝；摩擦

     超导、量子计算、引力波探测等技术往往需要在超低温环境中工作，极端低温可能会引起材料表现出特殊的物理现象以及摩擦学性能的变化。在这项工作中，我们发现了一种新的现象：超低温真空（50K）下，NbSe₂薄膜表面会出现颜色变化。为了进一步探究这种变色现象，我们通过选择不同的材料和液氮浸泡证明了低温变色与材料本身无关，受外界环境影响。通过控制升温和降温的次数来改变冷凝在材料表面物质的含量，我们发现变色与冷凝物质的含量密切相关。采用低温摩擦机和四级杆飞行时间质谱仪设计了一种低温原位在线气体监测系统，在颜色变化的剧烈阶段，水分子的含量变化最为明显，氮气和氧气在过程中变化较弱。随后我们考察了这种低温冷凝层对材料摩擦学行为的影响，结果表明冷凝层对摩擦系数并无太大影响，但在一定程度上降低了磨损。这种现象的发现可能为温度的监测、空间器械的摩擦以及光学探测提供一定的帮助。