Dirigido por el Dr. Elton Santos de la Facultad de Matemáticas y Física de la Universidad, un equipo internacional de investigadores ha encontrado superlubricidad en unas pocas capas de grafeno, un concepto en el que la fricción desaparece o casi desaparece. Los expertos también encontraron que algunas capasde nitruro de boro hexagonal h-BN son tan fuertes como el diamante pero son más flexibles, más baratos y más livianos.
Los hallazgos, que se han informado en Comunicaciones de la naturaleza , revele que las capas h-BN forman el aislante delgado más fuerte disponible a nivel mundial y las cualidades únicas del material podrían usarse para crear dispositivos inteligentes flexibles y casi irrompibles, así como pintura a prueba de rayones para automóviles.
El Dr. Santos explica: "Todos en algún momento de la vida hemos pisado una superficie resbaladiza donde tenemos que estabilizar nuestro equilibrio para no caer. En la mayoría de los casos, líquidos como el agua o el aceite son la causa y estoEl estado resbaladizo es lo que describimos como superlubricidad: básicamente no hay fricción en una superficie.
"En el grafeno, este estado de superlubricidad proviene de los orbitales atómicos que componen los átomos de carbono. Normalmente, para generar fricción, algunos orbitales deben superponerse y se debe liberar calor, o algo de energía. Sorprendentemente, nuestra investigación muestra que el grafeno no requiere este proceso, simplemente se desliza espontáneamente sobre otras capas pero no libera calor. Esto significa que el grafeno, que es 300 veces más fuerte que el acero, se debilita mecánicamente y se puede romper fácilmente ".
Los hallazgos de la investigación en torno a las capas de h-BN muestran que sus propiedades mecánicas son similares a las del diamante pero son mucho más baratas, más flexibles y más ligeras. Se puede integrar fácilmente en pequeños circuitos electrónicos o para reforzar estructuras, ya que es más resistente a los golpes.o estrés mecánico.
El Dr. Santos comentó: "Ha sido un privilegio trabajar con investigadores globales para predecir y medir el grafeno multicapa y el h-BN de una manera sin precedentes. Es casi imposible en la actualidad lograr grandes avances en la ciencia sin trabajar en colaboración.Queen's University, hemos avanzado nuestro conocimiento de estos materiales en capas y hemos hecho algunos descubrimientos importantes que podrían ayudar a abordar muchos desafíos globales dentro de nuestra sociedad.
"Nuestro hallazgo clave es que el grafeno bicapa desarrolla un estado de superlubricidad en el que no se genera calor cuando las capas se deslizan una encima de la otra. Solo unos pocos materiales tienen estas características y parece que el grafeno se ha unido a este club exclusivo. DuranteEn este proceso, también descubrimos que el h-BN, un lubricante común utilizado en varias aplicaciones automotrices e industriales, desarrolló una resistencia mecánica en unas pocas capas. Estas son tan fuertes como el diamante, medidas en términos de una cantidad llamada módulo de Young.un hallazgo verdaderamente innovador ya que incluso un aislante con capas delgadas no podría mantener su módulo de Young en magnitudes tan altas.
"Hay varias posibilidades de aplicación de nuestros descubrimientos que podrían tener un impacto positivo en el mundo real. Estamos considerando una línea de tiempo de alrededor de cinco a diez años para transformar los descubrimientos en productos reales, pero podríamos ver beneficios tales como materialrefuerzo de la mezcla en soluciones como tinta para pintura, que daría más resistencia contra la corrosión y podría significar automóviles a prueba de rayones en el futuro.
"Este material elástico también podría usarse en dispositivos electrónicos y motores para reducir la fricción, ya que no se libera calor".
El Dr. Santos agregó: "En electrónica, varias empresas están integrando h-BN en prototipos junto con grafeno para la creación de dispositivos inteligentes como iPads y Androids con características únicas. Estas empresas también están incorporando h-BN con polímeros paradan resistencia adicional para aplicaciones mecánicas novedosas como la aeroespacial, los deportes y la ingeniería civil
"Actualmente estamos buscando otras combinaciones de cristales 2D que podrían usarse para aplicaciones similares. Hasta ahora, el grafeno parece el mejor candidato, pero todavía hay mucho por explorar dentro de la biblioteca de materiales en capas. El futuro es brillante para 2Dmateriales debido al desarrollo, progreso e investigación que se realizan actualmente en todo el mundo. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Queen's University Belfast . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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