Forskere demonstrerer en metode, der reducerer friktionen mellem to overflader til næsten nul i makroskopisk skala

(Phys.org) - Et team af forskere, der arbejder på Argonne National Laboratory, i Illinois, har fundet en måde at dramatisk reducere friktionen mellem to makroskopiske skalaoverflader - til næsten nul. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , holdet beskriver, hvordan de ved et uheld opdagede metoden, og hvorfor de mener, at den kan være nyttig til applikationer i den virkelige verden.

Som de fleste er klar over, friktion forårsager energitab og slid på mekaniske dele - smøremidler såsom olie bruges til at reducere friktionen og til at sprede varme, men videnskabsmænd vil virkelig gerne finde en måde at forhindre det i at ske i første omgang. I denne nye indsats, forskerne studerede friktionsegenskaber på nanoskalaen, hvor det mere handler om tiltrækningskræfterne mellem atomer, end mikroskopiske ufuldkommenheder, der er til stede på den makroskopiske skala. De testede en idé, de havde, at hvis et fladt materiale var belagt med grafen og et andet med en diamant-kulstofblanding, der ville sandsynligvis være lidt friktion, når den ene blev skubbet over den anden.

Når de så på deres resultater, bemærkede de, at de nogle gange opnåede en meget lav friktionskoefficient, og nogle gange gjorde de det ikke. Forskellen, de fandt, opstod, da små diamanter kom ud af diamant-carbon-overfladen, som derefter blev rullet mellem de to, efterhånden som glidningen fulgte. Mistanke om at de havde noget, holdet forsøgte igen, men denne gang efter belægning af overfladerne, de smed nogle nanodiamanter mellem de to, at tjene som små kuglelejer, gled derefter den ene overflade over den anden og fandt, at friktionen mellem dem var så lav, at den blev kvalificeret som superlubricitet.

Ved at se nærmere på, hvad der faktisk skete under glidningen, forskerne fandt ud af, at da nanodiamanterne rullede under grafen, de blev belagt med flager (skabte det, holdet kalder ruller), og det var derfor, friktionen mellem de to overflader forblev konstant lav i glidens varighed. De testede metoden under forskellige forhold, såsom at ændre glidehastigheden, belastningen og temperaturen, og fandt ud af, at det virkede under en meget sådan tilstand, med undtagelsen, høj luftfugtighed - vand tyggede værket. Holdet mener, at metoden kan bruges i elektroniske komponenter, eller måske i rumbaserede applikationer, hvor miljøer er nøje kontrolleret.

© 2015 Phys.org