Nanodiamantes envolvidos em grafeno reduzem o atrito a quase zero

Cientistas do Laboratório Nacional de Argonne, examinando as condições sob as quais é possível reduzir drasticamente o atrito entre duas superfícies sólidas, propuseram o uso de uma combinação de grafeno e diamantes microscópicos para isso . Ao mesmo tempo, os diamantes servem como um análogo de esferas nos rolamentos, reduzindo o atrito a quase zero.

Em nosso mundo, há atritos em todos os lugares. As superfícies lisas à primeira vista contêm irregularidades microscópicas que, agarradas umas às outras, neutralizam o movimento dos objetos em contato. Na tecnologia, para reduzir a perda de energia e impedir a abrasão das peças móveis, é usado um lubrificante - às vezes líquido, às vezes espesso. Em particular, a graxa de grafite possui boas propriedades lubrificantes .

No microworld, em pequenas superfícies idealmente uniformes em contato umas com as outras, o atrito surge devido à influência mútua dos átomos. Por exemplo, na mesma grafite, a superfície consiste em colinas e cavidades, muito parecidas com uma caixa de ovos. Se você alinhar as duas superfícies de contato, elas deslizarão livremente. Se um deles for girado um pouco, os links aparecerão e o atrito aumentará acentuadamente.

Se duas superfícies cristalinas têm uma estrutura cristalina diferente, "incompatível" entre si, o atrito entre elas deve ser muito pequeno. Essa suposição foi realizada por pesquisadores sob a direção de Anirudha Sumant , uma física e doutora em ciências.

Os cientistas mediram a força de atrito entre o grafeno e o carbono semelhante ao diamante. O primeiro, o grafeno, é uma superfície bidimensional plana e, portanto, apresenta baixo atrito . O último, carbono tipo diamante (DLC), é amorfo como carbono, mas possui algumas propriedades dos cristais de diamante. É usado como revestimento para várias ferramentas e dispositivos. O revestimento DLC fornece propriedades como resistência, resistência à água e atrito reduzido.

Nas experiências, verificou-se que a força de atrito entre os dois materiais varia desigualmente. Depois de estudar o que estava acontecendo, os cientistas descobriram que o grafeno rolava em pequenos rolos que, rolando entre superfícies, às vezes agem como esferas nos rolamentos, reduzindo o atrito. Então ocorreu aos experimentadores reforçar esse efeito adicionando pequenos diamantes entre as superfícies.



As propriedades do diamante permitem obter partículas muito pequenas, praticamente na nanoescala. Os resultados do experimento tranquilizaram os cientistas - as partículas nanorotoras de grafeno, envolvendo os diamantes, proporcionaram um efeito estável de sustentação e levaram ao quase completo desaparecimento do atrito. Pela primeira vez, foi possível obter um super deslizamento entre dois materiais que não eram superfícies microscópicas perfeitas sem defeitos.

Estudando as propriedades do fenômeno, os cientistas descobriram que a alta umidade (superior a uma umidade relativa de 30%) praticamente reduz o efeito a nada. Aparentemente, o vapor de água, ficando entre as superfícies, contribui para a atração mútua. No entanto, é provável que esse efeito seja aplicado com benefícios em microeletrônica, indústria espacial e outros campos em que o estado do ambiente possa ser controlado.