แรงเสียดทานที่ระดับไมโครขึ้นอยู่กับความเร็วการเลื่อนโดยไม่คาดคิด

แรงเสียดทานในระดับอะตอมดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับความเร็วที่พื้นผิวทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านกัน พฤติกรรมที่น่าแปลกใจนี้ถูกสังเกตเมื่อปลายของกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) เคลื่อนไปตามการเคลือบกราฟีน และนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบาเซิลในสวิตเซอร์แลนด์และเทลอาวีฟในอิสราเอลกล่าวว่าเป็นผลมาจากการที่พื้นผิวเป็นลอนซึ่งเกิดจากโครงสร้างตาข่ายของกราฟีนที่ไม่ตรงกัน . การค้นพบนี้ร่วมกับข้อสังเกตที่ว่าแรงเสียดทานมีขนาดแตกต่างกันในระบอบความเร็วที่แตกต่างกัน อาจนำไปใช้กับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ฮาร์ดดิสก์และชิ้นส่วนเคลื่อนที่ในดาวเทียมหรือกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ต้องการแรงเสียดทานต่ำมาก

ในชีวิตประจำวัน วัตถุขนาดใหญ่ แรงเสียดทานไม่ขึ้นกับความเร็วในการเลื่อน (ตามกฎของคูลอมบ์) หรือขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานเชิงเส้น (เช่น ในตัวกลางหนืด) อย่างไรก็ตาม ในระดับอะตอม สิ่งต่าง ๆ แตกต่างกัน ในงานใหม่มีทีมงานเป็นผู้นำ เอิร์นส์ เมเยอร์ จาก สถาบันนาโนศาสตร์แห่งสวิส และ ภาควิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยบาเซิล วัดความเร็วที่กล้องจุลทรรศน์แรงปรมาณู (AFM) เคลื่อนผ่านชั้นของกราฟีน (รูปแบบ 2 มิติของอะตอมของคาร์บอนที่จัดเรียงในรูปแบบคล้ายรังผึ้ง) บนวัสดุพิมพ์แพลทินัม

Moire ซูเปอร์แลตติซ

ในการทดลองซึ่งพวกเขารายงาน จดหมายนาโนMeyer และเพื่อนร่วมงานพบว่ากราฟีนก่อตัวเป็นโครงสร้างเหนือชั้นที่เรียกว่า moiré superlattices โครงสร้างเหล่านี้ไม่ได้ราบเรียบอีกต่อไป และแรงเสียดทานที่สร้างเกล็ดในรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับโหมดความเร็ว

ตามการจำลองไดนามิกโมเลกุลระดับอะตอมโดย โอดฮอด และ ไมเคิล เออร์บาคห์กลุ่มวิจัยในเทลอาวีฟ กลไกที่อยู่เบื้องหลังผลกระทบนี้มาจากการเสียรูปที่สันเขาของ moiré superlattice ขณะที่ส่วนปลายของ AFM เคลื่อนที่ไปตามอินเทอร์เฟซของกราฟีน/แพลทินัม ปลายทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นเมื่อดันสัน ตามด้วยการคลายสันเมื่อหลุดออกจากปลายเมื่อเลื่อนไปข้างหน้า

ที่ความเร็วการสแกน AFM ต่ำ แรงเสียดทานจะมีขนาดเล็กและคงที่ (ชวนให้นึกถึงพฤติกรรมการมองด้วยตาเปล่า) ฮอดอธิบาย อย่างไรก็ตาม ความเร็วที่สูงกว่าขีดจำกัดที่กำหนด จะเพิ่มเป็นลอการิทึม Hod กล่าวว่า "เกณฑ์นี้จะยิ่งต่ำลงตามขนาดของโครงสร้างส่วนหน้าของ moiré ที่ใหญ่ขึ้น ทำให้สามารถปรับค่าการข้ามผ่านมุมการบิดระหว่างผิวหน้าได้" Hod กล่าว

“ข้อความที่ชัดเจนสำหรับการใช้งานจริง”

"การค้นพบของเราเป็นข้อความที่ชัดเจนสำหรับการใช้งานจริง" Urbakh กล่าวเสริม “เพื่อให้ได้แรงเสียดทานต่ำเป็นพิเศษโดยใช้การเคลือบวัสดุแบบสองมิติ ควรเตรียมวัสดุเหล่านี้ในลักษณะเพื่อสร้างลวดลายมัวร์ขนาดเล็ก”

เอฟเฟกต์ควอนตัมทำให้แม่เหล็กลื่นอย่างน่าประหลาดใจ

นักวิจัยกล่าวว่ากลไกที่พวกเขาสังเกตเห็นอาจเกี่ยวข้องกับวัสดุโพลีคริสตัลไลน์ซึ่งมีขอบเขตของเกรนอยู่ พวกเขาวางแผนที่จะศึกษาสิ่งเหล่านี้อย่างละเอียดในงานในอนาคต "ในกรณีนี้ การกระจายพลังงานจากแรงเสียดทานถูกควบคุมโดยการมีส่วนร่วมของขอบเกรน" Hod กล่าว โลกฟิสิกส์. “เราตั้งใจที่จะหาวิธีกำจัดแรงเสียดทานของเกรน เช่น โดยการสำรวจค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานเชิงลบที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งแรงเสียดทานจะลดลงเมื่อรับภาระปกติจากภายนอก ตรงกันข้ามกับสัญชาตญาณทางกายภาพทั่วไป”

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://physicsworld.com/a/friction-at-the-microscale-depends-unexpectedly-on-sliding-speed/