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Le Graphite Explique le Coefficient de Friction Négatif chez Nanoscale

Published on October 17, 2012 at 3:17 AM

Si vous soulagez sur un faisceau filiforme, glisse-t-il plus facilement ? Sure. Mais peut-être pas si l'extrémité est affilée vers le bas aux cotes de nanoscale. Une équipe de recherche au National Institute of Standards and Technology (NIST) a découvert que si le graphite (le matériau au crayon « plomb ») est assez collant, comme mesuré par une sonde de nanoscale, il est réellement plus dur pour glisser une extrémité en travers de la surface du matériau pendant que vous diminuez l'opposé exact de pression-le de notre expérience quotidienne.

Techniquement, ceci mène coefficient de friction effectivement à un « négatif, » quelque chose qui n'a pas été précédemment vue, selon le meneur d'équipe Rachel Cannara. Le Graphite, Cannara explique, est un d'une classe spéciale des matériaux « lamellaires » appelés de solides, qui sont formés des piles de feuilles bidimensionnelles d'atomes. Les feuilles sont le graphene, un plan unique-atome-épais des atomes de carbone qui sont arrangés dans une configuration hexagonale. Graphene a un certain nombre de propriétés électriques et matérielles exotiques qui le rendent attrayant pour les systèmes micro et nanoelectromechanical avec des applications s'échelonnant des senseurs et des accéléromètres de gaz aux résonnateurs et aux contacts optiques.

Zhao Deng, un chercheur post-doctoral d'Université du Maryland au Centre du NIST pour la Science et Technologie de Nanoscale, a noté quelques données impaires tout en expérimentant sur le graphite avec un microscope atomique de force (AFM). Deng mesurait les forces de friction sur l'extrémité de nanoscale d'un AFM cheminant en travers du graphite pendant qu'il modifiait la « adhérence » de la surface en permettant à des quantités minuscules de l'oxygène d'adsorber à la couche le plus élevé de graphene.

Deng a constaté que quand le pouvoir adhésif entre le graphene et le stylet est devenu plus grand que l'attraction de la couche de graphene au graphite ci-dessous, la réduction de la pression sur le stylet l'a rendu plus dur pour frotter l'extrémité en travers de la friction différentielle négative de surface-un.

Reculé par des simulations théoriques exécutées par des collaborateurs de NIST et d'Université de Tsinghua dans Pékin, l'équipe de Cannara a constaté que, après que l'extrémité d'AFM ait été appuyée dans la surface de graphite, si la force attrayante est assez élevée, l'extrémité puisse tirer une région localisée par petit de la couche extérieure de graphene à partir du matériau en vrac, comme soulever une bulle de nanoscale de la surface. La Poussée de cette déformation prend autour plus de travail que glissant au-dessus d'une surface plane. Par Conséquent, chaque fois que les chercheurs ont appuyé l'extrémité d'AFM contre la surface collante de graphite et ont puis essayé de tirer les deux distants, ils ont mesuré une augmentation de la force de friction avec une sensibilité dans les dizaines de piconewtons.

« Une Fois Que nous avons un modèle complet décrivant comment ces feuilles de graphene déforment sous la charge répétée et le glissement au nanoscale-que nous travaillons sur la microscopie de force de maintenant-friction peut être la voie la plus directe de mesurer l'énergie qui grippe ces matériaux posés ensemble. Et, puisqu'elle est non destructive, la mesure peut être exécutée sur les dispositifs fonctionnants, » Cannara dit. Comprenant comment les feuilles agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres et avec d'autres pièces d'un dispositif aiderait à mesurer l'énergie requise pour produire les feuilles particulières à partir du matériau en vrac, pour évaluer le fonctionnement de dispositif, et pour aider à préparer les structures neuves basées sur les matériaux posés, il dit.

Source : http://www.nist.gov

Last Update: 17. October 2012 04:21

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