Grafeno una forma modificada de carbono, ofrece un potencial versátil para su uso en componentes de máquinas de recubrimiento y en el campo de interruptores electrónicos. Un equipo internacional de investigadores dirigido por físicos de la Universidad de Basilea ha estado estudiando la lubricidad de este material a escala nanométrica. Dado que casi no produce fricción en absoluto, Podría reducir drásticamente la pérdida de energía en las máquinas cuando se usa como revestimiento, como informan los investigadores en la revista Ciencias .

En el futuro, el grafeno podría utilizarse como una capa extremadamente fina, resultando en una pérdida de energía casi nula entre las partes mecánicas. Esto se basa en la lubricidad excepcionalmente alta, o la llamada superlubricidad, del carbono modificado en forma de grafeno. La aplicación de esta propiedad a dispositivos mecánicos y electromecánicos no solo mejoraría la eficiencia energética sino que también prolongaría considerablemente la vida útil del equipo.

Sondear las causas del comportamiento del lubricante

Una comunidad internacional de físicos de la Universidad de Basilea y Empa han estudiado la lubricidad del grafeno por encima de la media utilizando un enfoque de dos vertientes que combina la experimentación y la computación. Para hacer esto, anclaron tiras bidimensionales de átomos de carbono, las llamadas nanocintas de grafeno, a una punta afilada y las arrastraron por una superficie dorada. Se utilizaron cálculos basados ​​en computadora para investigar las interacciones entre las superficies a medida que se movían entre sí. Usando este enfoque, el equipo de investigación dirigido por el profesor Ernst Meyer de la Universidad de Basilea espera comprender las causas de la superlubricidad; hasta ahora, se ha realizado poca investigación en esta área.

Al estudiar las cintas de grafeno, los investigadores esperan aprender algo más que el comportamiento de deslizamiento. La medición de las propiedades mecánicas del material a base de carbono también tiene sentido porque ofrece un excelente potencial para una amplia gama de aplicaciones en el campo de los recubrimientos y los interruptores micromecánicos. En el futuro, incluso los interruptores electrónicos podrían ser reemplazados por interruptores nanomecánicos, que utilizaría menos energía para encender y apagar que los transistores convencionales.

Los experimentos revelaron casi perfectos, movimiento sin fricción. Es posible mover cintas de grafeno con una longitud de 5 a 50 nanómetros utilizando fuerzas extremadamente pequeñas (2 a 200 piconewtons). Existe un alto grado de coherencia entre las observaciones experimentales y la simulación por computadora.

Una discrepancia entre el modelo y la realidad aparece solo a distancias mayores (cinco nanómetros o más) entre la punta de medición y la superficie dorada. Probablemente esto se deba a que los bordes de las nanocintas de grafeno están saturados de hidrógeno, que no se tuvo en cuenta en las simulaciones.

"Nuestros resultados nos ayudan a comprender mejor la manipulación de productos químicos a nivel nano y allanar el camino para crear recubrimientos sin fricción, "escriben los investigadores.