近年来,随着空间技术、国防工业等各种大型装备和机械以及微纳机电系(N/MEMS）的迅速发展,人们越来越多的将目光转向纳米尺度下的研究。纳米科学在许多领域被广泛应用，例如生物医疗、航空航天、信息科学等方面，这导致纳米设备的快速发展。如纳米齿轮、纳米电池、纳米发电机等。设备的运行必然会产生接触。而接触就会产生摩擦，摩擦会导致设备损坏。避免摩擦磨损有效的方法就是润滑，纳米摩擦学在物理、化学和工程等方面越来越受到重视，因此纳米润滑这一概念出现在我们的视线中。而随着纳米技术和纳米材料的深入研究，在润滑领域的应用前景也逐渐被人们所认识^[1-3] 。国内外学者^[4-6]在纳米润滑添加剂方面进行了大量的研究工作。纳米材料在磁性材料、精细陶瓷、传感器、复相材料、红外吸收材料、催化剂等方面都已取得了很大进展,但在润滑技术方面的应用研究尚处于起步阶段。

Si的应用领域广泛，地球广泛存在的硅被广泛应用于纳米器件^[7]。1.高纯的单晶硅是重要的半导体材料，在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路（包括人们计算机内的芯片和CPU）都是用硅做的原材料。2.金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。3.光导纤维通信，最新的现代通信手段。硅在结缔组织、软骨形成中硅是必需的，硅能将粘多糖互相连结，并将粘多糖结合到蛋白质上，形成纤维性结构，从而增加结缔组织的弹性和强度，维持结构的完整性；硅参与骨的钙化作用，在钙化初始阶段起作用，食物中的硅能增加钙化的速度，尤其当钙摄入量低时效果更为明显；胶原中氨基酸约21%为羟脯氨酸，脯氨酰羟化酶使脯氨酸羟基化，此酶显示最大活力时需要硅；通过对不同来源的胶原分析，结果显示硅是胶原组成成分之一。因此Si具有良好的生物相容性。

电解质溶液在化学、冶金、环保、地质、海洋等许多学科中被广泛涉及。在许多化工和生化反应过程中起着纳米润滑的重要作用，而其中最常见的就是NaCl水溶液。Lu^[8]等人对电解质溶液的原型，不同浓度条件下的 NaCI水溶液进行了分子动力学(MD)模拟研究。Qiu^[9]等人通过分子动力学模拟考虑表面原子的热振动，研究了浓NaCl溶液约束离散带电硅表面之间的离子行为。发现双电层结构对表面电荷的密度和分布敏感。Liran Ma^[10]等人以生物体滑膜关节为出发点，用0#8212;20nm的狭缝模拟关节，用实验手段以NaCl代替关节滑膜测量不同宽度时液体的粘度，证明了离子水溶液可以作为生物体滑膜关节润滑液模型。

近年来，随着实验仪器与劳动力成本的增加，人们做实验的花费也随之增长 ，据估计每过10年实验成本就要翻一番，而工业设计又离不开大量可靠的物性和热力学数据。分子模拟是利用分子理论与计算方法，对物理和化学过程中分子的微观行为进行仿真的一种技术。随着计算机硬件的不断发展，普通微机的性能不断提高，价格不断下降，采用计算机来模拟实际体系的成本也随之下降。研究者认为每一项新理论诞生都已经离不开分子模拟的工作^[11],因此,分子模拟技术愈来愈受到工业界和学术界的关注。实验和模拟方法可以定义为以下4类：（1）电子尺度；（2）原子尺度；（3）介观尺度；（4）连续尺度；其中分子模拟的方法主要涉及到前3类^[12]。材料化学工程研究方法之一是主张通过分子模拟、分子设计与构筑手段和必要的实验研究^[13]，在多尺度范围内揭示特定体系下材料结构、性能与制备的关系，以期构建材料化学工程的理论基础。通过研究在特定体系下材料微结构传递和反应物质与材料的相互作用规律以及这种作用规律与宏观环境的变化关系，建立材料的功能与微结构的定量关系；通过对材料微观/介观尺度下存在的基本规律的研究与实践，获得材料制备和应用过程中微观/介观层次的相结构及演变过程规律和机理。因此，材料化学工程学科的建立是把分子模拟引入化学工程的重要契机，也是深化化学工程对固体材料表（界）面微观结构认识的重要手段。许多研究者利用一新的模拟技术(反应力场模拟)进行了研究,Raju^[14]等考察了水在300 K时，不同TiO₂晶型的不同表面上的吸附和解离，结果表明，ReaxFF方法预测的分子解离吸附构型与实验结果一致。此外，分别分析了吸附水分子和吸附层外水分子氢键的强度，并尝试将ReaxFF与GCMC方法进行结合。Senftle等^[15]采用基于ReaxFF混合GCMC/MD的方法对于氧化物热力学稳定性进行了研究，得到了Pd935团簇在温度300～1 300 K，氧气压力1.013#215;10-9～1.013#215;105 Pa下的氧化理论相图。电解质溶液在化学、冶金、环保、地质、海洋等许多学科中被广泛涉及。由于离子及水分子的大小、结构、能量、极性以及临界性质等相差甚远，这样所构 成的体系具有高度的非对称性，使得理论研究较为困难。

近年来，采用分子模拟技术在取得溶液的平衡、结构及动态性质等方面正起着越来越关键的作用。电解质溶液理论的进展在很大程度上将依赖于对电解质溶液微观结构的深入了解，而分子模拟是研究这一现象的强有力的工具。分子模拟被认为是”观察”纳米尺度下分子集群行为的有效工具^[13]。因此，本课题将使用分子模拟的方法研究Si狭缝中含离子体系的传递行为。

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