【負摩擦驚喜研究者的】

明道

【負摩擦驚喜研究者的】

 

在石墨表面滑走滑

如果按你的手指輕輕地放在桌子上滑過的表面，你會發現它相當容易下滑。

如果你用力按下，它變得更加困難，更穩固的聯繫，產生更多的摩擦滑動。

但現在，在美國和中國的研究人員已經證明，如果你做同樣的實驗，在石墨表面的原子力顯微鏡的尖端，那麼你可以看到完全相反的效果 - 摩擦減小更難你推。

對於大的物體如手指和表，兩個表面之間的表面粗糙度，雜質，氧化物層和許多其他的影響的結果的摩擦。

然而，在納米尺度上的單個原子相互作用有關。

因此，納米摩擦學 - 研究納米摩擦 - 法律的摩擦，我們在宏觀世界的經驗是非常不同的。

例如，摩擦有時可週期性變化的原子晶格的原子力顯微鏡（AFM）的針穿過表面移動。

納米摩擦學變得越來越重要，因為科學家和工程師開發微小的納米機器的潛在應用範圍為從組裝電路靶向給藥。

的摩擦係數測量摩擦作為負載的函數的變化。

它可以在納米尺度，高度可變與摩擦非線性負載的增加。

然而，從未被稱為是負的 - 即，作為對象的摩擦增大，表面被拉離。

常規測量

但是，這正是雷切爾坎納拉，趙登的國家標準和技術研究院（NIST）在馬里蘭州和北京清華大學的同事發現。

意想不到的發現是由鄧小平，同時測量之間的鑽石顯微鏡的尖端和石墨表面作為小費負載的函數 - 常規測量由新手nanotribologists的，誰是學習的技巧的貿易摩擦。

解釋說：我們正在尋找在已知發生的各種行為和重複在文獻中已被證明，坎納拉。

鄧針上的負載增加時，他發現，正如所料，摩擦的增加。然而，當他再次降低負載，是一個驚喜。

而是返回其原始值，摩擦持續上升。這將是類似的發現，壓在桌子上的打火機，就越難成為滑動您的手指穿過它。

這藐視所有的理論預測，並呈現出負摩擦係數的材料是首次記錄。

摩擦的增加繼續作為負載減少，直到針完全脫離表面。

所以發生了什麼事？

以前的研究已經證明，具有分層的原子結構的材料，如石墨，產生更多的摩擦的時候都只有幾個原子厚的AFM針。

這被認為是因為更薄的材料是更靈活的。

當原子薄的材料接觸針尖，因此，它的變形比較厚的詳細信息，從而增加了接觸面積，並產生更多的摩擦。

表面發粘？

坎納拉的研究小組的工作與散裝石墨，但研究人員懷疑，當針被按壓到的材料的表面，分子間的吸引力的頂端幾個原子層對金剛石尖端是足夠的，當負載減小時，這些層分別為略微提起相差的散裝石墨，堅持的前端，並產生摩擦。

只有當針尖完全除去了石墨返回到其初始狀態。

兩個不同的計算機模擬表明，這一假設是合理的，雖然技術結果之間的差異仍然需要解決的問題，說坎納拉。

羅伯特Carpick在費城賓夕法尼亞大學，他的實驗室是球隊的一部分，最初發現了原子厚度的摩擦增加，印象深刻的坎納拉組的調查結果。

我認為，紙是相當紮實的，他說，他們展示的結果是強大的，他們聯想到表面的粘附性非常令人信服。

 carpick的原稿紙張的時間搜索在四個不同的材料，都具有相同的層狀結構，但根本不同，發現厚度和摩擦之間的關係，在所有這些存在。

carpick現在想看是否坎納拉的分析適用於其他礦物，如硫化鉬，具有相同的層狀結構。

我敢打賭，它確實，他說。

因為我們的組和其他已經看到，這些薄，2D，剝脫層共享相當多的共同的行為，當然，他們是由不同的原子，這樣的互動與尖端的化學能會有所不同。

這項研究發表在“ 自然材料“。

作者簡介

蒂姆·沃根是一個總部設在英國的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/18/negative-friction-surprises-researchers