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A Grafite Demonstra o Coeficiente de Fricção Negativo em Nanoscale

Published on October 17, 2012 at 3:17 AM

Se você facilita acima em um lápis, desliza mais facilmente? Certo. Mas talvez não se a ponta é apontada para baixo às dimensões do nanoscale. Uma equipe dos pesquisadores no National Institute of Standards and Technology (NIST) descobriu que se a grafite (o material no lápis “chumbo”) é pegajosa bastante, como medido por uma ponta de prova do nanoscale, ele se torna realmente mais duramente para deslizar uma ponta através da superfície de material enquanto você diminui o oposto exacto da pressão- de nossa experiência diária.

Tècnica, isto conduz a um coeficiente de fricção eficazmente “negativo,” algo que não tem sido considerado previamente, de acordo com o líder da equipa Rachel Cannara. A Grafite, Cannara explica, é uma de uma classe especial de sólidos chamados os materiais “lamelosos”, que são formados das pilhas de folhas bidimensionais dos átomos. As folhas são o graphene, um plano único-átomo-grosso dos átomos de carbono que são arranjados em um teste padrão sextavado. Graphene tem um número de propriedades elétricas e materiais exóticas que fazem atractivo para micro e sistemas nanoelectromechanical com as aplicações que variam dos sensores e dos acelerómetros do gás aos ressonadores e aos interruptores ópticos.

Zhao Deng, um pesquisador pos-doctoral da Universidade de Maryland no Centro do NIST para a Ciência e a Tecnologia de Nanoscale, notou alguns dados impares ao experimentar na grafite com um microscópio atômico da força (AFM). Deng media as forças de fricção na ponta do nanoscale de um AFM que segue através da grafite enquanto alterou a “viscosidade” da superfície permitindo que as quantidades minúsculas de oxigênio fixem à camada o mais elevado do graphene.

Deng encontrou que quando a força adesiva entre o graphene e o estilete se tornou maior do que a atracção da camada do graphene à grafite abaixo, reduzir a pressão no estilete fez mais duro arrastar a ponta através da fricção diferencial negativa da superfície-um.

Suportado pelas simulações teóricas executadas por colaboradores do NIST e da Universidade de Tsinghua no Pequim, a equipe de Cannara encontrou que, depois que a ponta do AFM estêve pressionada na superfície da grafite, se a força atractiva é altamente bastante, a ponta pode puxar uma região localizada pequena da camada de superfície de graphene longe do material de maioria, como levantar uma bolha do nanoscale da superfície. Empurrar essa deformação toma ao redor mais trabalho do que deslizando sobre uma superfície plana. Conseqüentemente, sempre que os pesquisadores pressionaram a ponta do AFM contra a superfície pegajosa da grafite e a tentaram então puxar os dois separados, mediram um aumento na força de fricção com uma sensibilidade nos dez dos piconewtons.

“Uma Vez Que nós temos um modelo completo descrevendo como estas folhas do graphene se deformam sob a carga repetida e deslizar no nanoscale-que nós estamos trabalhando na microscopia da força da agora-fricção pode ser a maneira a mais directa de medir a energia que liga estes materiais mergulhados junto. E, desde que é nondestructive, a medida pode ser executada em dispositivos de trabalho,” Cannara diz. Compreendendo como as folhas interagem um com o otro e com outras peças de um dispositivo ajudaria a determinar a energia exigida para produzir folhas individuais do material de maioria, para avaliar a operação do dispositivo, e para a ajudar em formular as estruturas novas baseadas em materiais mergulhados, diz.

Source: http://www.nist.gov

Last Update: 17. October 2012 04:23

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