اصطکاک در مقیاس میکرو به طور غیرمنتظره ای به سرعت لغزش بستگی دارد

به نظر می رسد اصطکاک در مقیاس اتمی به سرعت حرکت دو سطح از کنار یکدیگر بستگی دارد. این رفتار شگفت‌انگیز هنگام حرکت نوک یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) در امتداد پوشش گرافن مشاهده شد و محققان دانشگاه‌های بازل در سوئیس و تل‌آویو در اسرائیل می‌گویند که این رفتار ناشی از چین‌خوردگی سطحی ناشی از عدم تطابق در ساختار شبکه گرافن است. . این یافته، همراه با مشاهداتی مبنی بر اینکه مقیاس نیروی اصطکاک در رژیم‌های سرعت متفاوت متفاوت است، می‌تواند در دستگاه‌هایی مانند دیسک‌های سخت و اجزای متحرک در ماهواره‌ها یا تلسکوپ‌های فضایی که به اصطکاک بسیار کم نیاز دارند، کاربرد داشته باشد.

در اجسام ماکروسکوپی روزمره، اصطکاک یا مستقل از سرعت لغزش (طبق قانون کولن) است یا به صورت خطی به آن وابسته است (مثلاً در محیط های چسبناک). اما در مقیاس اتمی، همه چیز متفاوت است. در کار جدید یک تیم رهبری می کرد ارنست مایر از موسسه علوم نانو سوئیس و گروه فیزیک دانشگاه بازل سرعت حرکت یک میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) در لایه‌ای از گرافن (شکل دوبعدی اتم‌های کربن که به شکل لانه زنبوری چیده شده‌اند) در بالای یک بستر پلاتین اندازه‌گیری شد.

ابرشبکه های Moiré

در آزمایش خود که در آن گزارش می دهند نامه های نانومایر و همکارانش دریافتند که گرافن ابرساختارهایی به نام ابرشبکه های موآر را تشکیل می دهد. این سازه‌ها دیگر کاملاً مسطح نیستند و اصطکاک آن‌ها بسته به رژیم سرعت به طرق مختلف مقیاس می‌شود.

با توجه به شبیه سازی دینامیک مولکولی اتمی توسط اودد هود و مایکل اورباخگروه‌های تحقیقاتی در تل‌آویو، مکانیسم پشت این اثر از تغییر شکل برآمدگی‌های ابرشبکه موآر ناشی می‌شود که نوک AFM در امتداد رابط گرافن/پلاتین حرکت می‌کند. نوک با فشار دادن بر روی پشته باعث ایجاد تغییر شکل الاستیک می شود و به دنبال آن در هنگام جدا شدن از نوک در هنگام لغزش به سمت جلو، شل شدن رج ایجاد می کند.

هاد توضیح می‌دهد که در سرعت‌های پایین اسکن AFM، نیروی اصطکاک کوچک است و ثابت می‌ماند (یادآور رفتار ماکروسکوپی). با این حال، بالاتر از یک آستانه خاص، سرعت لگاریتمی افزایش می یابد. هاد می‌گوید: «این آستانه هر چه اندازه روبنای موآره بزرگ‌تر باشد، کمتر می‌شود و امکان تنظیم مقدار متقاطع از طریق زاویه پیچش سطحی را فراهم می‌کند.

"پیامی روشن برای کاربردهای عملی"

اورباخ می افزاید: «یافته های ما پیام روشنی برای کاربردهای عملی ارائه می دهد. برای دستیابی به اصطکاک بسیار کم با استفاده از پوشش‌های دو بعدی مواد، باید به گونه‌ای آماده شوند که الگوهای موآر در مقیاس کوچک تولید شوند.

اثرات کوانتومی مگنتن را به طرز شگفت انگیزی لغزنده می کند

محققان می گویند مکانیسمی که مشاهده کردند ممکن است برای مواد پلی کریستالی که مرزهای دانه در آنها وجود دارد نیز مرتبط باشد. آنها قصد دارند در کارهای آینده این موارد را با جزئیات بیشتری مطالعه کنند. هاد می‌گوید: «در این مورد، اتلاف انرژی اصطکاکی تحت تأثیر سهم مرزهای دانه است. دنیای فیزیک. ما قصد داریم راه‌هایی برای حذف اصطکاک مرز دانه پیدا کنیم، برای مثال با کاوش در رژیم‌های ضریب اصطکاک منفی منحصر به فرد، که در آن اصطکاک با بارهای عادی خارجی کاهش می‌یابد، برخلاف شهود فیزیکی رایج.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/friction-at-the-microscale-depends-unexpectedly-on-sliding-speed/