Ya sea en transmisiones de vehículos, reemplazos de cadera, o pequeños sensores para activar los airbags:los componentes respectivos deben deslizarse entre sí con una fricción mínima para evitar la pérdida de energía y el desgaste del material. Investigar el comportamiento de fricción de nanosistemas, Los científicos de la Technische Universitaet Muenchen han descubierto un tipo de fricción previamente desconocido que arroja nueva luz sobre algunos fenómenos previamente inexplicables.

La fricción es un fenómeno físico omnipresente pero a menudo molesto:provoca desgaste y pérdida de energía en las máquinas y en las articulaciones. En busca de componentes de baja fricción para componentes cada vez más pequeños, un equipo de físicos dirigido por los profesores Thorsten Hugel y Alexander Holleitner descubrió ahora un tipo de fricción previamente desconocido que llaman "barra de desorción".

Los investigadores examinaron cómo y por qué moléculas de polímero individuales en varios solventes se deslizan o se adhieren a ciertas superficies. Su objetivo era comprender las leyes básicas de la física a escala molecular para desarrollar superficies antifricción específicas y lubricantes adecuados.

Para sus estudios, los científicos unieron el extremo de una molécula de polímero a la punta nanométrica de un microscopio de fuerza atómica (AFM) altamente sensible. Mientras tiraban de la molécula de polímero sobre las superficies de prueba, el AFM midió las fuerzas resultantes, de lo que los investigadores pudieron deducir directamente el comportamiento de la bobina de polímero.

Descubierto un nuevo mecanismo de fricción

Además de los dos mecanismos de fricción esperados, como pegarse y deslizarse, los investigadores detectaron un tercero para ciertas combinaciones de polímero, solvente y superficie.

"Aunque el polímero se adhiere a la superficie, la hebra de polímero se puede sacar de su conformación enrollada a la solución circundante sin ejercer una fuerza significativa, "El físico experimental Thorsten Hugel describe este comportamiento." La causa es probablemente una fricción interna muy baja dentro de la bobina de polímero ".

La clave es el solvente

Asombrosamente, La barra de desorción no depende ni de la velocidad de movimiento ni de la superficie de apoyo o de la fuerza adhesiva del polímero. En lugar de, la naturaleza química de la superficie y la calidad del disolvente son determinantes. Por ejemplo, El poliestireno hidrofóbico presenta un comportamiento de deslizamiento puro cuando se disuelve en cloroformo. En agua, sin embargo, muestra una barra de desorción.

"El conocimiento obtenido por nuestra medición de la fricción de una sola molécula abre nuevas formas de minimizar la fricción, "dice Alexander Holleitner." En el futuro, con preparación específica de polímeros, podrían desarrollarse nuevas superficies específicamente para la gama de nanómetros y micrómetros ".