Hõõrdumine mikroskaalal sõltub ootamatult libisemiskiirusest

Tundub, et hõõrdumine aatomi skaalal sõltub kiirusest, millega kaks pinda liiguvad üksteisest mööda. Seda üllatavat käitumist täheldati, kui aatomjõumikroskoobi (AFM) ots liigub piki grafeenkatet ning Šveitsi Baseli ja Iisraeli Tel Avivi ülikoolide teadlased väidavad, et see tuleneb pinna lainetusest, mis on põhjustatud grafeeni võre struktuuri mittevastavusest. . Seda järeldust koos tähelepanekutega, et hõõrdejõud ulatub erinevates kiirusrežiimides erinevalt, võib kasutada sellistes seadmetes nagu kõvakettad ja satelliitide või kosmoseteleskoopide liikuvad komponendid, mis nõuavad ülimadalat hõõrdumist.

Igapäevastel, makroskoopilistel objektidel on hõõrdumine kas libisemiskiirusest sõltumatu (Coulombi seaduse järgi) või sellest lineaarselt sõltuv (näiteks viskoosses keskkonnas). Aatomiskaalal on asjad aga teisiti. Uues töös juhtis meeskond Ernst Meyer alates Šveitsi nanoteaduste instituut ja Baseli ülikooli füüsika osakond mõõdeti kiirust, millega aatomjõumikroskoop (AFM) liigub plaatina substraadi peal üle grafeenikihi (süsinikuaatomite 2D vorm, mis on paigutatud kärgstruktuuri sarnasesse konfiguratsiooni).

Muaree supervõred

Oma katses, millest nad aru annavad Nano tähed, Meyer ja tema kolleegid leidsid, et grafeen moodustab pealisehitisi, mida nimetatakse muaree supervõredeks. Need struktuurid ei ole enam täiesti lamedad ja nende hõõrdumine tekitab erineval viisil skaalasid sõltuvalt kiirusrežiimist.

Vastavalt atomistlikule molekulaardünaamilisele simulatsioonile Oded Hod ja Michael UrbakhTel Avivi uurimisrühmade sõnul tuleneb efekti taga olev mehhanism muaré supervõre servade deformatsioonist, kui AFM-i ots liigub mööda grafeeni/plaatina liidest. Ots indutseerib elastset deformatsiooni, kui see surub harja, millele järgneb harja lõdvestumine otsast eraldumisel, kui see libiseb edasi.

Madala AFM-i skaneerimiskiiruse korral on hõõrdejõud väike ja jääb konstantseks (meenutab makroskoopilist käitumist), selgitab Hod. Üle teatud kiiruse lävi suureneb see aga logaritmiliselt. "See lävi on seda madalam, mida suurem on muaree pealisehitus, võimaldades häälestada ristväärtust liidese pöördenurga kaudu, " ütleb Hod.

"Selge sõnum praktiliste rakenduste jaoks"

"Meie tulemused annavad selge sõnumi praktiliste rakenduste jaoks, " lisab Urbakh. "Kahemõõtmeliste materjalikatete abil ülimadala hõõrdumise saavutamiseks tuleks need ette valmistada nii, et tekiks väikesemahulised muareemustrid."

Kvantefektid muudavad magneteeni üllatavalt libedaks

Teadlaste sõnul võib nende vaadeldud mehhanism olla asjakohane ka polükristalliliste materjalide puhul, milles on terade piirid. Nad kavatsevad edaspidises töös neid lähemalt uurida. "Sellisel juhul domineerib hõõrdeenergia hajumist tera piiride panus, " räägib Hod. Füüsika maailm. "Kavatseme leida viise tera piiride hõõrdumise kõrvaldamiseks, näiteks uurides ainulaadseid negatiivse hõõrdeteguri režiime, kus hõõrdumine väheneb väliste normaalsete koormustega, erinevalt tavalisest füüsilisest intuitsioonist."

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/friction-at-the-microscale-depends-unexpectedly-on-sliding-speed/