Het Grafiet Toont Negatieve Coëfficiënt van Wrijving in Nanoscale aan

Published on October 17, 2012 at 3:17 AM

Als u omhoog op een potlood verlicht, gemakkelijker glijdt het? Zeker. Maar misschien niet als het uiteinde neer aan nanoscaledimensies wordt gescherpt. Een team van onderzoekers bij het Nationale Instituut van Normen en Technologie (NIST) heeft ontdekt dat als het grafiet (het materiaal in potlood „lood“) kleverig is, zoals gemeten door een nanoscalesonde, het werkelijk genoeg moeilijker wordt om een uiteinde over de materiële oppervlakte te glijden aangezien u het druk-nauwkeurige tegengestelde van onze dagelijkse ervaring vermindert.

Technisch, leidt dit tot een effectief „negatieve coëfficiënt van wrijving,“ iets die niet eerder, volgens teamleider Rachel Cannara is gezien. Het Grafiet, Cannara verklaart, is één van een speciale klasse van vaste lichamen genoemd „gelamelleerde“ materialen, die van stapels tweedimensionale bladen van atomen worden gevormd. De bladen zijn graphene, een enig-atoom-dik vliegtuig van koolstofatomen die in een hexagonaal patroon worden geschikt. Graphene heeft een aantal exotische elektrische en materiële eigenschappen die aantrekkelijk het voor micro en nanoelectromechanical systemen met toepassingen maken die zich van gassensoren en versnellingsmeters aan resonators en optische schakelaars uitstrekken.

Zhao Deng, een Universiteit van de post-doctorale onderzoeker van Maryland op het Centrum van NIST voor Wetenschap Nanoscale en Technologie, nam nota van sommige oneven gegevens terwijl het experimenteren op grafiet met een atoomkrachtmicroscoop (AFM). Deng mat de wrijvingskrachten op het nanoscaleuiteinde van het volgen AFM over het grafiet aangezien hij de „kleverigheid“ van de oppervlakte door uiterst kleine hoeveelheden zuurstof toe te staan om aan de hoogste graphenelaag te adsorberen wijzigde.

Deng vond dat toen de zelfklevende kracht tussen graphene en de naald groter werd dan de aantrekkelijkheid van de graphenelaag hieronder aan het grafiet, het verminderen van de druk op de naald het harder maakte om het uiteinde over oppervlakte-negatieve differentiële wrijving te slepen.

Gesteund door theoretische die simulaties door medewerkers van NIST en Universiteit Tsinghua in Peking worden uitgevoerd, vond het team van Cannara dat, na het AFM uiteinde in de grafietoppervlakte is gedrukt, als de aantrekkingskracht genoeg hoog is, het uiteinde kan een klein gelokaliseerd gebied van de oppervlaktelaag van graphene vanaf het bulkmateriaal trekken, als het opheffen van een nanoscalebel van de oppervlakte. Het Duwen van die misvorming rond neemt meer werk dan glijdend over een vlakke oppervlakte. Daarom wanneer de onderzoekers het uiteinde AFM tegen de kleverige grafietoppervlakte drukten en toen probeerden om twee te trekken apart, maten zij een verhoging van wrijvingskracht met een gevoeligheid in de tientallen piconewtons.

„Zodra wij een volledig model beschrijvend hebben hoe deze graphenebladen onder herhaalde lading misvormen en glijdend bij nanoscale-dat wij aan de microscopie werken van de nu-wrijvingskracht kan de directste manier zijn om de energie te meten die deze gelaagde materialen samenbindt. En, aangezien het niet-destructief is, kan de meting op werkende apparaten worden uitgevoerd,“ Cannara zegt. Begrijpend hoe de bladen met elkaar in wisselwerking staan en met andere delen van een apparaat zou helpen die de energie kwantificeren wordt vereist om individuele bladen van bulkmateriaal uit te vaardigen, apparatenverrichting te beoordelen, en in het formuleren van nieuwe die structuren bij te wonen op gelaagde materialen worden gebaseerd, zegt zij.

Bron: http://www.nist.gov

Last Update: 17. October 2012 04:21

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit