橡胶等弹性体的摩擦磨损研究是摩擦学领域的核心课题，在轮胎、密封件等工业应用中具有重要价值。然而，传统研究长期依赖经验性磨损系数进行估算，始终未能建立基于物理原理的定量预测理论框架，导致轮胎等橡胶制品的新产品开发一直沿用“试错优化”模式。

针对这一理论难题，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徐睿斌博士与德国于利希研究中心合作，围绕“橡胶磨损—橡胶摩擦—摩擦动力学”三条主线，开展了系列系统性的理论构建与实验研究，形成了从静态摩擦机理到动态磨损预测再到长程滑动噪声分析的全链条研究成果。

在橡胶磨损领域，研究团队首次构建了基于多尺度粗糙表面接触力学的橡胶磨损定量预测模型，创新提出“应力概率分布—弹性能量存储”多物理耦合模型，建立了磨损率与橡胶黏弹性模量、断裂能以及基底表面形貌特征参数之间的普适性方程，突破了传统经验公式的尺度局限性，实现了橡胶磨损率与磨损颗粒尺寸分布的定量预测。相关研究成果以“Rubber wear: Experiment and theory”为题作为封面文章发表在Journal of Chemical Physics（162(7), 2025）上，并被遴选为 Featured Article，是该方向最具代表性的工作。

研究团队从宏观视角梳理了橡胶磨损的百年研究历程，将经典磨损理论（Archard模型、Rabinowicz模型）与弹性接触、多尺度粗糙度的扩展分析相结合，系统考察了磨粒磨损、冲蚀磨损以及粗糙基底上的滑动磨损等多种机制。相关研究成果以“Rubber wear: History, mechanisms, and perspectives”为题发表在Tribology Letters（73(3), 90）上。

研究团队系统对比了丁苯橡胶和天然橡胶在干燥与水中条件下在混凝土基底上的磨损行为。研究发现，丁苯橡胶在水中的磨损速率显著高于干燥状态，而天然橡胶在低接触压力下在水中几乎不磨损，在高接触压力下干燥与浸水状态的磨损率则趋于一致。相关成果以“Rubber wear on concrete: dry and in-water conditions”为题发表在Wear（578, 206200）上。此外，研究团队还以聚甲基丙烯酸甲酯和多种玻璃材料为研究对象，探讨了塑性变形在滑动磨损中的作用机制，为橡胶磨损与硬质材料磨损的交叉理解提供了补充视角。相关成果以“Sliding wear: role of plasticity”为题发表在Tribology Letters（73(3), 109）上。

在橡胶摩擦理论方面，研究团队系统阐述了橡胶在随机粗糙基底上滑动的摩擦机理，涵盖稳态滑动与加速运动两种工况，深入分析了 breakloose 摩擦力的起源以及预滑移、弹性变形和界面闪温对摩擦动力学的影响。讨论了圆柱体和球体在橡胶表面的滚动摩擦，以及三角形滑块在干燥和润滑橡胶表面上的滑动摩擦，将 Persson 多尺度接触力学理论与广泛的实验数据进行了逐项对比验证，并指出了当前仍面临的关键挑战，例如粘着增强效应、裂纹张开引发的能量耗散机制以及短波长粗糙度截断的物理起源等。相关研究成果以“Rubber friction: Theory, mechanisms, and challenges”为题发表在Journal of Chemical Physics（163(14), 2025）上。

在摩擦体系实验研究方面，研究人员以刚性三角形钢滑块为研究对象，系统考察了其在软橡胶基底上的滑动行为。结果表明，用硅油薄膜润滑时室温下的滑动摩擦与滚动摩擦粘弹性模型的理论预测高度吻合。这证实了润滑条件下摩擦主要来源于橡胶体内的体粘弹性能量耗散。在低温工况（-20 ℃ 和 -40 ℃）下，实测摩擦超过理论预测，归因于表面粗糙度对润滑膜的穿透导致粘着贡献增大；在干燥表面上，粘着贡献则完全占据主导。通过从润滑情况推测的粘弹性分量中减去干摩擦数据，研究团队成功估算了界面摩擦剪应力，发现其随滑动速度的对数近似线性增加，与应力增强的热激活机制完全吻合。相关研究成果以“Sliding friction of hard sliders on rubber: Theory and experiment”为题发表在Tribology Letters（73(4), 134）上。

摩擦动力学是2025年重点布局的特色新兴研究方向。研究团队聚焦滑动摩擦过程中的位移“噪声”问题。研究团队对橡胶和 PMMA 材料在不同基底上恒力驱动下的滑块位置涨落进行了系统的实验观测、数值模拟与解析建模。实验发现噪声功率谱在所有系统中均表现出大范围低频区域，且遵循 ω⁻ᵞ 幂律衰减，指数 γ 介于 4 与 5 之间。研究团队提出了三种界面相互作用模型：弹簧-块模型、微凸体-力模型和磨损颗粒模型，并与实验结果逐一对比检验。弹簧-块模型（小块代表微凸体接触区）复现了 γ = 4 的幂律，与无磨损颗粒可观测的实验情况一致，揭示了微粒在界面处的俘获—释放动力学是长程相关性的主要来源。相关研究成果以“Brownian friction dynamics: fluctuations in sliding distance”“Friction dynamics: displacement fluctuations during sliding friction”为题分别发表在Physical Review E（110(6), L062801, 2025）和Soft Matter（21, 7594-7609, 2025）上。

上述研究将恒力驱动下滑块位置噪声的功率谱分析系统扩展到更广的滑动条件范围，通过实验与简化物理模型的交叉验证，为理解复杂界面摩擦的非平衡态动力学与随机过程提供了新的分析框架。

未来，研究团队将在上述研究基础上继续推进多尺度橡胶摩擦学的基础理论与应用研究。