Трение в наномире: физики открывают новый вид трения

Трение – вездесущее, но часто раздражающее физическое явление: оно вызывает износ и потерю энергии в машинах, а также в наших суставах. В поисках компонентов с низким коэффициентом трения для еще более мелких компонентов группа физиков во главе с профессорами Торстеном Хюгелем и Александром Холлейтнером открыла ранее неизвестный тип трения, который они назвали «десорбционная палочка»."

Исследователи изучили, как и почему отдельные полимерные молекулы в различных растворителях скользят по определенным поверхностям или прилипают к ним. Их цель состояла в том, чтобы понять основные законы физики на молекулярном уровне, чтобы разработать целевые антифрикционные поверхности и подходящие смазочные материалы.

Для своих исследований ученые прикрепили конец молекулы полимера к тонкому нанометровому наконечнику высокочувствительного атомно-силового микроскопа (АСМ). Пока они протягивали молекулу полимера по тестовым поверхностям, АСМ измеряли результирующие силы, из которых исследователи могли напрямую вывести поведение полимерной спирали.

Обнаружен новый механизм трения
Помимо двух ожидаемых механизмов трения, таких как прилипание и скольжение, исследователи обнаружили третий для определенных комбинаций полимера, растворителя и поверхности.
«Хотя полимер прилипает к поверхности, полимерную нить можно вытянуть из ее свернутой конформации в окружающий раствор без значительных усилий», – описывает это поведение физик-экспериментатор Торстен Хюгель. "Причина, вероятно, в очень низком внутреннем трении в полимерной катушке."
Ключ – растворитель

Удивительно, но десорбционный стик не зависит ни от скорости движения, ни от опорной поверхности, ни от прочности сцепления полимера. Вместо этого решающее значение имеют химическая природа поверхности и качество растворителя. Например, гидрофобный полистирол демонстрирует чистое скольжение при растворении в хлороформе.

В воде, однако, видна десорбционная палочка.
«Понимание, полученное в результате наших измерений трения одиночных молекул, открывает новые способы минимизировать трение», – говорит Александр Холлейтнер. «В будущем, при целенаправленной подготовке полимеров, можно будет разработать новые поверхности специально для нано- и микрометрового диапазона."

Работа была поддержана Немецким исследовательским фондом (DFG) и Cluster of Excellence Nanosystems Initiative Munich (NIM).

3 комментария к “Трение в наномире: физики открывают новый вид трения”

  1. Короче в общем-то, почти все из того, что Вы пишете не всецело так… Ну конечно ладно, не имеет большое значение

  2. Что-то не вижу форму обратной связи или остальные координаты власти проекта.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *