يعتمد الاحتكاك على المستوى المجهري بشكل غير متوقع على سرعة الانزلاق

يبدو أن الاحتكاك على المستوى الذري يعتمد على السرعة التي يتحرك بها سطحان أمام بعضهما البعض. لوحظ هذا السلوك المفاجئ عندما يتحرك طرف مجهر القوة الذرية (AFM) على طول طلاء الجرافين ، ويقول باحثون في جامعات بازل في سويسرا وتل أبيب في إسرائيل إنه ناتج عن تموج السطح الناجم عن عدم تطابق في بنية شعرية الجرافين. . يمكن أن يكون لهذه النتيجة ، جنبًا إلى جنب مع الملاحظات التي تشير إلى أن قوة الاحتكاك تتباين بشكل مختلف في أنظمة السرعة المختلفة ، تطبيقات في أجهزة مثل الأقراص الصلبة والمكونات المتحركة في الأقمار الصناعية أو التلسكوبات الفضائية التي تتطلب احتكاكًا شديد الانخفاض.

في الأشياء العيانية اليومية ، يكون الاحتكاك إما مستقلاً عن سرعة الانزلاق (وفقًا لقانون كولوم) أو يعتمد عليه خطيًا (على سبيل المثال في الوسائط اللزجة). ومع ذلك ، فإن الأمور مختلفة على المستوى الذري. في العمل الجديد ، قاد فريق إرنست ماير من المعهد السويسري لعلم النانو و قسم الفيزياء بجامعة بازل قياس السرعة التي يتحرك بها مجهر القوة الذرية (AFM) عبر طبقة من الجرافين (شكل ثنائي الأبعاد من ذرات الكربون مرتبة في تكوين يشبه قرص العسل) فوق طبقة من البلاتين.

شبكات مواريه الفائقة

في تجربتهم التي قاموا بالإبلاغ عنها نانو رسائلوجد ماير وزملاؤه أن الجرافين يشكل بنيات فوقية تُعرف باسم شبكات التموج الفائقة. لم تعد هذه الهياكل مسطحة تمامًا ، كما أن الاحتكاك الذي تسببه ينتج مقاييس بطرق مختلفة اعتمادًا على نظام السرعة.

وفقًا لمحاكاة الديناميكية الجزيئية الذرية بواسطة عوديد هود و مايكل أورباخمجموعات البحث في تل أبيب ، الآلية الكامنة وراء التأثير تأتي من التشوه عند حواف شبكة التموج في النسيج الفائق حيث يتحرك طرف AFM على طول واجهة الجرافين / البلاتين. يتسبب الطرف في حدوث تشوه مرن أثناء دفعه على التلال ، يليه ارتخاء التلال عند الانفصال عن الطرف أثناء انزلاقه للأمام.

في سرعات مسح AFM المنخفضة ، تكون قوة الاحتكاك صغيرة وتبقى ثابتة (تذكرنا بالسلوك العياني) ، يوضح هود. فوق سرعة عتبة معينة ، تزداد لوغاريتميًا. يقول Hod: "تكون هذه العتبة أقل كلما زاد حجم البنية الفوقية للتموج في النسيج ، مما يسمح بضبط قيمة التقاطع عبر زاوية الالتواء البينية".

"رسالة واضحة للتطبيقات العملية"

ويضيف أورباخ: "تقدم نتائجنا رسالة واضحة للتطبيقات العملية". "لتحقيق احتكاك شديد الانخفاض باستخدام مواد الطلاء ثنائية الأبعاد ، يجب تحضيرها بطريقة لإنتاج أنماط تموج في النسيج صغيرة الحجم."

التأثيرات الكمومية تجعل المغنتين زلقًا بشكل مدهش

يقول الباحثون إن الآلية التي لاحظوها قد تكون ذات صلة أيضًا بالمواد متعددة البلورات ، التي توجد فيها حدود للحبوب. إنهم يخططون لدراستها بمزيد من التفصيل في العمل المستقبلي. يقول هود: "في هذه الحالة ، تهيمن مساهمة حدود الحبوب على تبديد الطاقة الاحتكاكية" عالم الفيزياء. "نعتزم إيجاد طرق للتخلص من احتكاك حدود الحبوب ، على سبيل المثال من خلال استكشاف أنظمة فريدة لمعامل الاحتكاك السلبي ، حيث يقل الاحتكاك مع الأحمال الطبيعية الخارجية ، على عكس الحدس الفيزيائي المشترك."

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/friction-at-the-microscale-depends-unexpectedly-on-sliding-speed/