Ny undersøgelse udfordrer århundreder gamle Amontons friktionslove

(Phys.org) – Friktionsegenskaberne ved nanoteksturerede overflader kan ikke beskrives fuldt ud af rammen af ​​Amontons' friktionslove, ifølge ny forskning fra University of Bristol, udgivet i ACS Nano .

Nanostrukturerede overflader bruges i stigende grad i moderne miniaturiserede enheder, hvor overfladeegenskaber i nanostørrelse med veldefineret geometri og dimensioner er inkorporeret for skræddersyet funktionalitet og egenskaber. Det er derfor afgørende vigtigt at forstå friktionsegenskaber af sådanne nanostrukturerede overflader.

For at vurdere friktionsdata opnået på nanostrukturerede overflader, videnskabsmænd har hidtil tyet til friktionslovene beskrevet af den franske fysiker Guillaume Amontons i 1699 – især begrebet friktionskoefficient (dvs. forholdet mellem friktion og påført belastning) beregnet til at fortolke den fænomenologiske makroskopiske friktionsadfærd af gnidningsoverflader.

Fra violinspil til jordskælv, stick-slip friktionsadfærd er udbredt i makroskopiske fænomener. Ved hjælp af en nanostørrelse AFM (atomic force microscope) spids til at scanne hen over en nanodomed overflade, Bristol-forskerne afslørede vedvarende stick-slip friktionsustabiliteter under alle de undersøgte hastigheds- og belastningsregimer. En lineær afhængighed mellem amplituden sf af disse friktionsoscillationer og den påførte belastning blev fundet, fører til definitionen af ​​hældningen som stick-slip amplitudekoefficienten (SSAC).

Forskerne foreslår således, at friktionsegenskaberne af nanoteksturerede overflader ikke fuldt ud kan beskrives af rammen af ​​Amontons' friktionslove, og at yderligere parametre (for eksempler sf og SSAC) er nødvendige, når deres friktion, smøre- og slidegenskaber er vigtige overvejelser i relaterede nanoenheder.