La lubricidad mide la reducción de la fricción mecánica y el desgaste por un lubricante. Estas son las principales causas de falla de componentes y pérdida de energía en sistemas mecánicos y electromecánicos. Por ejemplo, un tercio de la energía basada en combustible en vehículos se gasta en superarfricción. Por lo tanto, la superlubricidad, el estado de fricción y desgaste ultrabajo, es muy prometedor para la reducción del desgaste por fricción en dispositivos mecánicos y automáticos.
Un nuevo estudio conjunto de la Universidad de Tel Aviv / Universidad de Tsinghua encuentra que se puede lograr una superlubricidad estructural robusta entre materiales diferentes en capas de microescala bajo altas cargas externas y condiciones ambientales. Los investigadores encontraron que las interfaces de microescala entre grafito y nitruro de boro hexagonal exhiben ultra-baja fricción y desgaste. Este es un hito importante para futuras aplicaciones tecnológicas en las industrias espacial, automotriz, electrónica y médica.
La investigación es el producto de una colaboración entre el Prof. Oded Hod y el Prof. Michael Urbakh de la Facultad de Química de TAU; y el Prof. Ming Ma y el Prof. Quanshui Zheng del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Tsinghua y sus colegas. Se realizóbajo los auspicios del Centro XIN colaborativo conjunto TAU-Tsinghua y fue publicado en Materiales de la naturaleza el 30 de julio
implicaciones enormes para la computadora y otros dispositivos
La nueva interfaz es seis órdenes de magnitud más grande en área de superficie que las mediciones a nanoescala anteriores y exhibe una superlubricidad robusta en todas las orientaciones interfaciales y en condiciones ambientales.
"La superlubricidad es un fenómeno físico muy intrigante, un estado de fricción prácticamente nula o muy baja entre dos superficies de contacto", dice el profesor Hod. "Las implicaciones prácticas de lograr una superlubricidad robusta en dimensiones macroscópicas son enormes. El ahorro de energía esperado es enorme.y la prevención del desgaste son enormes "
"Este descubrimiento puede conducir a una nueva generación de discos duros de computadora con una mayor densidad de información almacenada y una mayor velocidad de transferencia de información, por ejemplo", agrega el profesor Urbakh. "Esto también se puede usar en una nueva generación de pelota".rodamiento para reducir la fricción rotacional y soportar cargas radiales y axiales. Sus pérdidas de energía y desgaste serán significativamente menores que en los dispositivos existentes ".
La parte experimental de la investigación se realizó utilizando microscopios de fuerza atómica en Tsinghua y las simulaciones por computadora completamente atomísticas se completaron en TAU. Los investigadores también caracterizaron el grado de cristalinidad de las superficies grafíticas realizando mediciones de espectroscopía.
estrecha colaboración
El estudio surgió de una predicción anterior realizada por grupos teóricos y computacionales en TAU de que se podría lograr una superlubricidad estructural robusta formando interfaces entre los materiales grafeno y nitruro de boro hexagonal ". Estos dos materiales están actualmente en las noticias después del Premio Nobel 2010 enFísica, que fue galardonada por sus innovadores experimentos con el material de dos dimensiones grafeno. La superlubricidad es una de sus aplicaciones prácticas más prometedoras ", dice el profesor Hod.
"Nuestro estudio es una estrecha colaboración entre los grupos teóricos y computacionales de TAU y el grupo experimental de Tsinghua", dice el profesor Urbakh. "Existe una cooperación sinérgica entre los grupos. Los experimentos de laboratorio de alimentación de teoría y computación que, a su vez, proporcionan realizaciones importantesy resultados valiosos que pueden racionalizarse a través de los estudios computacionales para refinar la teoría ".
Los grupos de investigación continúan colaborando en este campo estudiando los fundamentos de la superlubricidad, sus amplias aplicaciones y su efecto en interfaces cada vez más grandes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por American Friends of Tel Aviv University . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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