自上世纪八十年代以来,摩擦学研究进入到一个崭新阶段。在实验方面,由于纳米技术的发展,扫描探针显微镜等仪器的出现,人们对于摩擦现象的研究已经深入到原子尺度;在理论方面,由于计算机技术的快速发展,大规模原子模拟成为可能,推动了微观摩擦机理的研究。本文采用理论计算与分子动力学模拟相结合的方法研究了原子尺度摩擦的动力学行为、能量耗散机理、晶格振动与声子耗散机制等内容,从而阐释了原子尺度摩擦的能量耗散过程。原子尺度摩擦从运动方式上来说可分为连续滑动和粘滑两种状态。动力学数学模型和分子动力学模拟的结果一致表明:多稳态是系统产生粘滑的直接原因。因此,影响多稳态的因素通常决定着原子尺度的摩擦行为。基于Prandtl-Tomlinson模型计算发现:滑动能垒、横向刚度是决定多稳态条件的重要因素。另外,阻尼系数对运动学行为也具有较大影响,具体表现为:高阻尼可以减少滑移后震荡时间,使系统迅速恢复到稳态。摩擦运动过程常常伴随着能量耗散,能量耗散是摩擦的本质和起源。关于原子尺度的能量耗散的量化研究可以更深刻地揭示摩擦机制。本文基于上述模型研究了原子尺度摩擦过程中的能量转化与耗散。结果表明:内外系统存在能量的可逆交换,这意味着在粘着阶段系统积累的能量并没有被完全消耗。据此定义了能量耗散率(EDR)来描述滑移中被永久消耗的能量占粘着阶段积累的总能量的比例。能量耗散率从0到100%的连续变化,覆盖平滑移动、中间过渡态、粘滑三个区域;此外,研究表明:实现超滑的两条可能途径,即平滑移动和热超滑——在能量耗散的角度下是统一的——即能量可逆性超滑。能量耗散通常有两种最基本的能量耗散途径:电子耗散和声子耗散,其中声子耗散由于与晶格振动密切相关,因此是更普遍的能量耗散形式,也是本文的重点研究内容。通过速度自相关函数方法来描述晶格的集体运动,我们研究了界面氢化金刚石结构的振动模态分布特点,系统描述了一个完整的粘滑周期中振动模态分布的变化过程。结果表明:在滑移瞬间体系会释放不同频率的声子,这些不同频率的声子与能量耗散密切相关,从而揭示了原子尺度摩擦的能量耗散机理。