La fricción sobre una superficie de grafeno se puede ajustar dinámicamente utilizando campos eléctricos externos, según investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign dirigidos por la profesora Rosa Espinosa-Marzal del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. El trabajo se detalla en el artículo "Ajuste dinámico de la fricción en la interfaz de grafeno utilizando el efecto de campo", publicado el 19 de septiembre de 2023 en la revista Nature Communications. .
La fricción juega un papel clave tanto en los sistemas naturales como en los de ingeniería, dictando el comportamiento de los contactos deslizantes, afectando el desgaste de los materiales e influyendo en el flujo de fluidos a través de las superficies, entre otros efectos. La fricción se puede controlar pasivamente mediante la selección de componentes de diseño, por ejemplo, material y rugosidad.
Sin embargo, una tendencia más reciente ha sido investigar sistemas cuya respuesta de fricción pueda ajustarse dinámicamente in situ, especialmente a medida que los dispositivos a micro y nanoescala se vuelven más comunes. Una de las vías más prometedoras para lograr el control de la fricción es con campos eléctricos externos que puedan modular las propiedades de los lubricantes y las superficies de los materiales, así como las interacciones entre ellos.
"Se necesitan nuevos enfoques para el diseño de superficies interactivas para superar los últimos avances", escriben los investigadores, "y los materiales 2D son una nueva y excelente opción debido a su alta resistencia mecánica y estabilidad química y térmica". P>
El grafeno es la forma 2D del carbono y a veces se lo aclama como un "material maravilloso" debido a sus propiedades únicas y superlativas. Las superficies recubiertas con películas de grafeno generalmente exhiben una fricción muy baja, pero los nuevos resultados demuestran que la fricción en superficies recubiertas de grafeno se puede "activar" exponiendo la superficie a un campo eléctrico en las condiciones adecuadas. Luego, el sistema se puede controlar en este estado de mayor fricción antes de volver a cambiar a menor fricción, todo sin aplicar grandes polarizaciones eléctricas entre las superficies en contacto.
"El trabajo tendrá un impacto en la reducción del consumo de energía en sistemas nano y microelectromecánicos, además de permitir el control dinámico de la fricción y al mismo tiempo mitiga el mayor desgaste y corrosión de las superficies deslizantes cuando se aplica polarización directa", dijo Espinosa-Marzal. /P>
Más información: Gus Greenwood et al, Ajuste dinámico de la fricción en la interfaz de grafeno utilizando el efecto de campo, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-41375-7
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Facultad de Ingeniería Grainger de la Universidad de Illinois
