Forskning viser mekanismen bag slid på atomskala

Forskning udført af forskere ved University of Sydney og Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) har afsløret de komplekse nanoskalamekanismer bag slid - en proces, der resulterer i gradvist tab af materiale fra overfladen af ​​faste genstande på grund af gentagen kontakt og glider mod andre overflader.

Slid er en væsentlig årsag til materialefejl og nedbrydning, som påvirker en lang række industrier, herunder fremstilling, transport og energiproduktion. At forstå mekanismerne bag slid på atomskala er afgørende for at udvikle strategier til at afbøde dets virkninger og forbedre materialernes holdbarhed.

I deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet "Nature Materials", brugte forskerholdet en kombination af avancerede eksperimentelle teknikker og computersimuleringer til at undersøge materialers opførsel på nanoskala under slid. De fokuserede på en proces kendt som "fretting wear", som opstår, når to overflader er i kontakt og udsættes for højfrekvente vibrationer med lille amplitude.

Ved hjælp af et specialbygget atomkraftmikroskop (AFM) observerede forskerne dannelsen og væksten af ​​slidaffald på atomniveau. De fandt ud af, at slidpartikler genereres gennem en kombination af mekanismer, herunder plastisk deformation, atomisk shuffling og brydning af kemiske bindinger mellem atomer.

Holdet udførte også simuleringer af molekylær dynamik for at få yderligere indsigt i de atomare processer involveret i slid. Disse simuleringer afslørede det komplekse samspil mellem overfladeruhed, temperatur og påført stress, som påvirker dannelsen og frigivelsen af ​​slidpartikler.

Forskningen giver en grundlæggende forståelse af mekanismerne bag slid på atomare skala, og giver værdifuld indsigt i udviklingen af ​​avancerede materialer med forbedret slidstyrke. Ved at kontrollere disse processer i nanoskala kan det være muligt at designe materialer, der er mere holdbare og mindre modtagelige for slid-induceret svigt.

Resultaterne af denne undersøgelse har brede implikationer for industrier, der er afhængige af materialer, der udsættes for slid, såsom bil-, rumfarts- og fremstillingssektorer. Ved at forstå de grundlæggende årsager til slid på atomniveau kan forskere udvikle målrettede strategier for at minimere dets påvirkning og øge materialernes levetid.