Nanodiamond yang dibungkus dengan graphene mengurangi gesekan hingga hampir nol

Para ilmuwan dari Argonne National Laboratory, mengeksplorasi kondisi di mana dimungkinkan untuk secara drastis mengurangi gesekan antara dua permukaan padat, muncul dengan menggunakan kombinasi antara graphene dan berlian mikroskopis untuk ini . Pada saat yang sama, berlian berfungsi sebagai analog dari bola di bantalan, mengurangi gesekan menjadi hampir nol.

Di dunia kita, ada gesekan di mana-mana. Sekilas permukaan halus mengandung penyimpangan mikroskopis yang, menempel satu sama lain, menangkal pergerakan benda yang bersentuhan. Dalam teknologi, untuk mengurangi kehilangan energi dan mencegah abrasi bagian yang bergerak, pelumas digunakan - terkadang cair, kadang-kadang tebal. Secara khusus, gemuk grafit memiliki sifat pelumas yang baik .

Di microworld, pada permukaan kecil yang ideal bahkan dalam kontak satu sama lain, gesekan muncul karena pengaruh timbal balik dari atom. Misalnya, dalam grafit yang sama, permukaannya terdiri dari bukit dan lubang, sangat menyerupai kotak telur. Jika Anda meluruskan dua permukaan yang saling berhubungan, mereka akan meluncur dengan bebas. Jika salah satu dari mereka sedikit berubah, tautan akan muncul dan gesekan akan meningkat tajam.

Jika dua permukaan kristal memiliki struktur kristal yang berbeda, "tidak kompatibel" satu sama lain, gesekan di antara mereka harus sangat kecil. Asumsi semacam itu dilakukan oleh para peneliti di bawah arahan Anirudha Sumant , seorang ahli fisika dan dokter sains.

Para ilmuwan mengukur gaya gesekan antara graphene dan karbon mirip berlian. Yang pertama, graphene, adalah permukaan dua dimensi yang datar, dan karena itu menunjukkan gesekan rendah . Yang terakhir, karbon seperti berlian (DLC), adalah karbon seperti amorf, tetapi memiliki beberapa sifat kristal berlian. Ini digunakan sebagai pelapis untuk berbagai alat dan perangkat. Lapisan DLC memberikan sifat seperti kekuatan, tahan air dan mengurangi gesekan.

Dalam percobaan, ternyata gaya gesekan antara kedua bahan bervariasi tidak merata. Setelah mempelajari apa yang terjadi, para ilmuwan menemukan bahwa graphene digulung menjadi gulungan kecil, yang, bergulir di antara permukaan, kadang-kadang bertindak seperti bola di bantalan, mengurangi gesekan. Kemudian terpikir oleh para peneliti untuk memperkuat efek ini dengan menambahkan berlian kecil di antara permukaan.



Sifat-sifat berlian memungkinkan untuk memperoleh partikel yang sangat kecil itu, yang praktis di skala nano. Hasil percobaan meyakinkan ilmuwan - partikel nanorotor graphene, membungkus nanodiamond, memberikan efek bantalan yang stabil, dan menyebabkan hilangnya gesekan yang hampir lengkap. Untuk pertama kalinya, adalah mungkin untuk mencapai super-slip antara dua bahan yang bukan permukaan mikroskopis sempurna tanpa cacat.

Mempelajari sifat-sifat fenomena tersebut, para ilmuwan menemukan bahwa kelembaban tinggi (lebih tinggi dari kelembaban relatif 30%), praktis mengurangi efeknya menjadi nol. Rupanya, uap air, yang berada di antara permukaan, berkontribusi pada ketertarikan timbal balik mereka. Namun demikian, efek ini kemungkinan akan diterapkan dengan manfaat dalam mikroelektronika, industri luar angkasa, dan area lain di mana keadaan lingkungan dapat dikendalikan.