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Graphit Zeigt Negatives Reibungsbeiwert Bei Nanoscale

Published on October 17, 2012 at 3:17 AM

Wenn Sie oben auf einem Bleistift nachlassen, schiebt er leicht? Sicher. Aber möglicherweise, nicht wenn die Spitze unten zu nanoscale Abmessungen geschärft wird. Ein Forscherteam am National Institute of Standards and Technology (NIST) hat entdeckt, dass, wenn Graphit (das Material im Bleistift „Leitungskabel“) genug klebrig ist, wie durch einen nanoscale Fühler, es gemessen wirklich stark wird, um eine Spitze über der Materialoberfläche zu schieben, während Sie Druck-d genaues Gegenteil unserer täglichen Erfahrung verringern.

Technisch führt dieses zu effektiv „negatives Reibungsbeiwert,“ etwas, das nicht vorher gesehen worden ist, nach Ansicht des Teamleiters Rachel Cannara. Graphit, Cannara erklärt, ist einer einer speziellen Klasse Körper, die „Lamellen“ Materialien genannt werden, die von den Stapeln der zweidimensionalen Blätter der Atome gebildet werden. Die Blätter sind graphene, eine einzel-Atom-starke Fläche von Kohlenstoffatomen, die in einem sechseckigen Muster angeordnet werden. Graphene hat einige exotische elektrische und Materialeigenschaften, die es attraktiv für die mikro- und nanoelectromechanical Anlagen mit den Anwendungen machen, die von den Gasfühlern und -beschleunigungsmessern bis zu Resonatoren und LWL-Schaltern reichen.

Zhao Deng, eine Universität Maryland-Habilitationsforschers in Mitte NIST für Nanoscale-Wissenschaft Und Technik, beachtete etwas sonderbare Daten beim Experimentieren am Graphit mit einem Atomkraftmikroskop (AFM). Deng maß die Reibungskräfte auf der nanoscale Spitze eines FLUGHANDBUCHS, das über dem Graphit aufspürt, während er die „Klebrigkeit“ der Oberfläche änderte, indem er kleine Mengen Sauerstoff zur obersten graphene Schicht adsorbieren ließ.

Deng fand, dass, als die Klebkraft zwischen dem graphene und dem Stift größer als die Anziehungskraft der graphene Schicht zum Graphit unten wurde, die Verringerung des Drucks auf dem Stift es härter, die Spitze über der Oberfläche-ein negativen differenzialen Reibung zu schleppen machte.

Zurückgezogen durch die theoretischen Simulationen, die von den Mitarbeitern von NIST und von Tsinghua-Universität in Peking durchgeführt wurden, Cannaras fand Team dass, nachdem die FLUGHANDBUCH-Spitze in die Graphitoberfläche, wenn die attraktive Kraft hoch genug ist, die Spitze kann eine kleine lokalisierte Region der Deckschicht von graphene weg von dem Massenmaterial, wie dem Anheben einer nanoscale Blase von der Oberfläche ziehen gedrückt worden ist. Der Druck dieser Deformation nimmt herum mehr Arbeit als, schiebend über ein Planum. Deshalb wann immer die Forscher die FLUGHANDBUCH-Spitze gegen die klebrige Graphitoberfläche bedrängten und dann versuchten, die getrenntzwei zu ziehen, maßen sie eine Zunahme der Reibungskraft mit einer Empfindlichkeit in den zehn von piconewtons.

„Sobald wir ein komplettes vorbildliches haben, beschreibend, wie diese graphene Blätter unter wiederholtem Laden sich verformen und das Schieben an, nanoscale-das wir an Jetztreibung Kraftmikroskopie arbeiten, ist möglicherweise die direkteste Methode, die Energie zu messen, die diese überlagerten Materialien zusammen bindet. Und, da es zerstörungsfrei ist, kann das Maß an Arbeitseinheiten durchgeführt werden,“ Cannara sagt. Verständnis, wie die Blätter auf einander einwirken und bei anderen Teilen einer Einheit helfen würde, die Energie mengenmäßig zu bestimmen, die benötigt wurde, um einzelne Blätter aus Massenmaterial zu produzieren, Einheitsoperation einzuschätzen und in der Formulierung von den neuen Zellen zu unterstützen, die auf überlagerten Materialien basierten, sagt sie.

Quelle: http://www.nist.gov

Last Update: 17. October 2012 04:22

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