Нанодімонди, загортають в графен, зменшують тертя майже нуль

Вчені з Національної лабораторії Аргонне розслідують умови, в яких можна радикально зменшити тертя між двома твердими поверхнями, придумали поєднання графенових і мікроскопічних діамантів. В той же час діаманти служать аналогом кульок в підшипниках, знизивши тертя майже нуль.

Сміхається в нашому світі. Згладжувати на перших поглядах поверхні містять мікроскопічні нерівності, які, чіпляючи один одному, протидіяти руху об'єктів в контакті. У технології для зменшення втрати енергії і запобігання стирання рухомих частин, використовується мастило - іноді рідина, іноді товста. Зокрема, графітове мастило має хороші мастильні властивості.

У мікрокосмії на малих ідеально плоских поверхнях контакту з одним, виникає тертя від взаємного впливу атомів. Наприклад, в одному графіті поверхня складається з гірок і депресій, сильно нагадують яєчну коробку. Якщо дві поверхні вирівнюються, вони будуть ковзати непрозорими. Якщо ви перетворите одну з них злегка, з'являються гачки і тертя різко збільшиться.

Якщо дві кристалічні поверхні мають різну кристалічну структуру, яка «несумісна» один з одним, тертя між ними повинна бути дуже невеликою. Це припущення та підпункт для перевірки дослідників під керівництвом Аніруди Суманта, фізика та доктора наук.

Вчені вимірюють міцність тертя між графеном і алмазно-подібним вуглецем. Першим графеном є плоска двовимірна поверхня, і тому демонструє нижню тертя. Останній матеріал, алмазно-подібний вуглецевий (DLC), є аморфним, як вуглецю, але має деякі властивості алмазних кристалів. Використовується як покриття для різних інструментів і приладів. Покриття DLC дає властивості, такі як міцність, водонепроникність і зменшення тертя.

У експериментах виявилося, що сила тертя між двома матеріалами варіюється нерівномірно. Після вивчення того, що відбувається, вчені виявили, що графенові рулони в невеликі рулони, які, прокат між поверхнями, іноді виступають кульками в підшипниках, знижуючи тертя. Потім експериментатори вирішили підвищити цей ефект, додавши дрібні діаманти між поверхнями.



Властивості алмазу можна отримати дуже дрібні частинки, які практично на нанорозмірі. Результати експерименту засвідчені вчені – нанороли графенових частинок, обгортання нанодіамондів, що забезпечує стабільний ефект підшипника, і призвело до майже повного зникнення тертя. Вперше вдалося досягнути надлишок між двома матеріалами, які не були ідеальними мікроскопічними поверхнями без дефектів.

Досліджуючи властивості явища, вчені виявили, що підвищена вологість (вища, ніж відносна вологість 30%), практично не згнічує ефект. Звісно, водяна пара, отримання між поверхнями, сприяє їх взаємному залученню. Однак цей ефект, ймовірно, буде корисний в мікроелектроніці, космічній промисловості та інших областях, де навколишнє середовище можна контролювати.

Джерело: geektimes.ru/post/250484/