마이크로스케일에서의 마찰은 예기치 않게 슬라이딩 속도에 따라 달라집니다.

원자 규모의 마찰은 두 표면이 서로 지나가는 속도에 따라 달라집니다. 이 놀라운 행동은 AFM(Atomic Force Microscope)의 끝이 그래핀 코팅을 따라 움직일 때 관찰되었으며, 스위스 바젤 대학과 이스라엘 텔아비브 대학의 연구원들은 그래핀 격자 구조의 불일치로 인해 표면 주름이 발생했기 때문이라고 말했습니다. . 이 발견은 마찰력이 다른 속도 영역에서 다르게 확장된다는 관찰과 함께 초저 마찰이 필요한 위성 또는 우주 망원경의 하드 디스크 및 움직이는 구성 요소와 같은 장치에 응용할 수 있습니다.

일상적인 거시적 물체에서 마찰은 미끄럼 속도와 무관하거나(쿨롱의 법칙에 따라) 선형적으로 의존합니다(예: 점성 매체). 그러나 원자 규모에서는 상황이 다릅니다. 새로운 작업에서는 팀이 주도했습니다. 에른스트 마이어 인사말 스위스 나노과학 연구소 그리고 바젤대학교 물리학과 AFM(Atomic Force Microscope)이 백금 기판 위에 있는 그래핀(벌집 모양으로 배열된 탄소 원자의 2D 형태) 층을 가로질러 움직이는 속도를 측정했습니다.

모아레 초격자

그들이 보고한 실험에서 나노 편지, Meyer와 동료들은 그래핀이 모아레 초격자로 알려진 상부 구조를 형성한다는 것을 발견했습니다. 이러한 구조는 더 이상 완전히 평평하지 않으며 속도 영역에 따라 다양한 방식으로 스케일을 생성하는 마찰이 발생합니다.

에 의한 원자 분자 역학 시뮬레이션에 따르면 오데드 호드 및 마이클 우르박텔아비브에 있는 의 연구 그룹은 AFM의 끝이 그래핀/백금 인터페이스를 따라 움직일 때 모아레 초격자의 융기 부분에서 변형이 발생하는 메커니즘을 설명했습니다. 팁은 능선을 밀면서 탄성 변형을 일으키고, 앞으로 미끄러지면서 팁에서 분리되면 능선 이완이 발생합니다.

낮은 AFM 스캐닝 속도에서 마찰력은 작고 일정하게 유지된다고 Hod는 ​​설명합니다. 그러나 특정 임계 속도 이상에서는 대수적으로 증가합니다. "이 임계값은 모아레 상부 구조의 크기가 클수록 낮아서 계면 비틀림 각도를 통해 교차 값을 조정할 수 있습니다."라고 Hod는 ​​말합니다.

"실용화를 위한 명확한 메시지"

Urbakh는 "우리의 연구 결과는 실제 응용 프로그램에 대한 명확한 메시지를 제공합니다."라고 덧붙입니다. "XNUMX차원 물질 코팅을 사용하여 초저마찰을 달성하려면 소규모 모아레 패턴을 생성하는 방식으로 준비해야 합니다."

양자 효과로 마그네틴이 놀라울 정도로 미끄럽습니다.

연구원들은 그들이 관찰한 메커니즘이 입자 경계가 존재하는 다결정 물질과도 관련이 있을 수 있다고 말했습니다. 그들은 향후 작업에서 더 자세히 연구할 계획입니다. "이 경우 마찰 에너지 소산은 입자 경계의 기여에 의해 지배됩니다."라고 Hod는 ​​말합니다. 물리 세계. "예를 들어 일반적인 물리적 직관과 달리 마찰이 외부 일반 하중으로 감소하는 고유한 음의 마찰 계수 체계를 탐색하여 입계 마찰을 제거하는 방법을 찾으려고 합니다."

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• 출처: https://physicsworld.com/a/friction-at-the-microscale-depends-unexpectedly-on-sliding-speed/