(Phys.org) - En el fenómeno de la superlubricidad, dos superficies sólidas pueden deslizarse una al lado de la otra casi sin fricción. El efecto se produce cuando las superficies sólidas tienen estructuras cristalinas y sus celosías se giran de tal manera que se anula la fuerza de fricción. Un poco como apilar dos cartones de huevos, si las celosías están alineadas, se encierran entre sí y es difícil deslizarse uno sobre el otro. Pero gire un poco un cartón de huevos, y ya no se bloquea de esta manera.

Los científicos observaron por primera vez la superlubricidad en el grafito en 2004, y hasta ahora toda la evidencia experimental de superlubricidad se ha obtenido a nanoescala y en condiciones de vacío. Investigaciones anteriores incluso predijeron que la superlubricidad se descompone en escalas más grandes. Pero ahora en un nuevo estudio, Los científicos han demostrado que la superlubricidad en el grafito puede ocurrir en áreas de microescala y en condiciones ambientales. lo que podría abrir el camino hacia aplicaciones prácticas en sistemas micromecánicos.

Los investigadores, dirigido por Quanshui Zheng de la Universidad de Tsinghua en Beijing y la Universidad de Nanchang en Nanchang, Porcelana, y Jefferson Zhe Liu de la Universidad de Monash en Clayton, Australia, han publicado su artículo sobre la superlubricidad a microescala en el grafito en un número reciente de Cartas de revisión física .

“Estamos proporcionando evidencia de superlubricidad a una escala mucho mayor que antes, micro en lugar de nano, y el efecto persiste incluso en condiciones ambientales, "Dijo Zheng Phys.org . “No teníamos conocimiento del trabajo anterior que predecía el desglose del efecto en el momento en que se realizaron las primeras mediciones; tal vez fue una suerte, ¡ya que no nos disuadió de intentarlo! "

La forma más sencilla de observar la superlubricidad es cuando dos superficies sólidas se deslizan una al lado de la otra. En el estudio actual, Los investigadores desarrollaron una nueva forma de probar la superlubricidad mediante el uso de una micropunta de tungsteno para cortar las escamas de las losas de grafito. o "mesas". Al soltar la cizalla, algunos de los copos vuelven espontáneamente a sus posiciones originales en las mesas, y este proceso de cizallamiento y autorretracción se puede repetir una y otra vez.

Los científicos explicaron que la autorretracción es el resultado de una fricción ultrabaja que se produce entre las superficies de las escamas y la mesa cuando se orientan en forma retorcida, o inconmensurable, camino.

Aunque las escamas autorretráctiles volvieron a sus mismas posiciones y orientaciones que antes del cizallamiento, los investigadores podrían rotar deliberadamente las escamas cortadas antes de liberarlas para crear una orientación acorde que resulte en estados bloqueados, bajo el cual las escamas no exhibieron autorretracción. Estos estados de bloqueo ocurren en algunas orientaciones específicas que exhiben una simetría de 6 veces, pero la autorretracción todavía se producía cuando las mesas se cortaban en todas las demás direcciones.

Al investigar las escamas que no se retraen, los investigadores encontraron variaciones abruptas en el color de las escamas cortadas, mientras que el color de las escamas autorretráctiles era uniforme. Piensan que la variación de color se produce debido a la interferencia óptica resultante de las variaciones de espesor en las mesas de grafito. Las mesas más grandes tienen variaciones de espesor más grandes, así como una menor probabilidad de exhibir autorretracción.

Como primera evidencia de superlubricidad reproducible en la escala de micras, e incluso en condiciones ambientales, los resultados podrían resultar más útiles para aplicaciones que la superlubricidad en la nanoescala. A nanoescala, lograr superlubricidad requiere configuraciones complejas y preparación de muestras, y el efecto puede suprimirse fácilmente mediante varios mecanismos que provocan torsión y bloqueo. La nueva forma de producir superlubricidad a microescala supera muchas de estas barreras, y podría usarse para limitar la fricción y el desgaste en sistemas micromecánicos.

“Hay muchos dispositivos micromecánicos, por ejemplo, sensores de movimiento, generadores de radiofrecuencia, giroscopios:donde el movimiento relativo de dos partes es importante, "Dijo Liu. "La superlubricidad abre una nueva vía para crear este tipo de dispositivos".

Los investigadores planean explorar más a fondo el alcance de la superlubricidad en el futuro.

“Ya estamos trabajando en varios frentes:estudiar el movimiento superlúbrico con más detalle, para explorar las extensiones de esto a escalas mayores y menores, y estudiar la solidez a largo plazo del efecto en diferentes condiciones físicas, ”Dijo el coautor Francois Gray de la Universidad de Tsinghua.

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