La fricción impacta el movimiento, de ahí la necesidad de controlar las fuerzas de fricción. En la actualidad, esto se logra por medios mecánicos o lubricación, pero los experimentos llevados a cabo por investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía han descubierto una forma de controlar la fricción en superficies iónicas a nanoescala mediante estimulación eléctrica y vapor de agua ambiental.

La investigación, que demuestra un nuevo efecto físico, se llevó a cabo en el Centro de Ciencias de Materiales Nanofásicos, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en ORNL, y se publica en la revista Informes científicos .

"Nuestro hallazgo puede tener un impacto tecnológico significativo en las aplicaciones tanto para dispositivos macroscópicos como a nanoescala, ", dijo el autor principal Evgheni Strelcov." Disminuir o aumentar la fricción a nanoescala a voluntad y así controlar las pérdidas de energía mecánica y el desgaste de las partes de un sistema microelectromecánico tiene enormes implicaciones para la investigación energética aplicada y abre una nueva perspectiva para los estudios científicos fundamentales ".

Al inducir un campo eléctrico fuerte usando un microscopio de fuerza atómica, los investigadores pudieron aumentar y disminuir la fricción entre un electrodo a nanoescala en movimiento y una superficie iónica. Argumentan que el efecto principal responsable de este comportamiento es la condensación de la humedad del aire circundante en líquido que luego puede reducir la fricción.

Simultaneamente, el fortalecimiento adicional del campo eléctrico da como resultado que el electrodo a nanoescala penetre en la superficie y un aumento de la fricción. Esta penetración es un efecto nuevo e inesperado, y el enfoque general difiere de otros métodos de control de la fricción que a menudo requieren la adición de un lubricante al sistema en lugar de utilizar recursos fácilmente disponibles en el entorno inmediato.

Adicionalmente, a diferencia de otras prácticas de control de fricción electroquímica, la nueva técnica no requiere corriente eléctrica, que está asociado con pérdidas de energía.

"La ausencia de corriente es muy beneficiosa desde la perspectiva del ahorro de energía, ya que elimina el calentamiento Joule y otros efectos parásitos de consumo de energía, "dice Bobby Sumpter, quien lideró el grupo desarrollando modelos teóricos asociados.

Este trabajo se basa en extensos esfuerzos en CNMS explorando la manipulación eléctrica de mecánica, Propiedades electroquímicas y ferroeléctricas de materiales.

"Adoptamos esta visión sesgada en la nanoescala hace casi una década, ", dijo el autor colaborador Sergei Kalinin." Ahora podemos pasar de la observación al control incluso de fenómenos tan sublimes como la fricción, y de hecho es muy sorprendente y prometedor que podamos aumentarlo y disminuirlo ".