Исследуя трение на наноуровне, ученые из Технического университета Мюнхена (ТУМ) обнаружили ранее неизвестный тип трения, которое проливает новый свет на некоторые ранее необъяснимые явления.
Трение вездесуще, но часто раздражает. Ведь трение вызывает износ и потери энергии в машинах, а также в наших суставов. В поисках низким коэффициентом трения компоненты для все более мелких компонентов, группа физиков во главе с профессорами Торстен Хугель и Александр Холлейтнер обнаружили ранее неизвестный тип трения, которое они называют "десорбционное прилипание".
Исследователи изучили, как и почему отдельные молекулы полимера в различных растворителях скользить или придерживаться определенных поверхностей. Их целью было понять основные законы физики на молекулярном уровне, с тем чтобы разработать целевые антифрикционные поверхности.
Для своего исследования ученые прикрепили конце полимерной молекулы нанометрового тонкий наконечник высокочувствительного атомно-силового микроскопа (АСМ). В то время как они вытащили молекулы полимера во время испытаний на поверхность, они измерили с помощью АСМ результирующие силы, из которых исследователи могли непосредственно вывести поведение полимерного клубка.
Кроме двух ожидаемых механизмов трения, такие как прилипание и раздвигание исследователи обнаружили третий для определенных комбинаций полимера, растворителя и поверхности.
"Хотя полимер прилипает к поверхности, оказалось, что нити полимера могут быть выведены в окружающий раствор без значительных усилий" экспериментальный физика Торстен Хугель описывает это поведение. "Причина, возможно, очень низкое внутреннее трение внутри катушки полимера."
Удивительно, но десорбционное прилипание не зависит ни от скорости движения, ни от опорной поверхности, ни от адгезионной прочности полимера. Вместо этого, химическая природа поверхности и качество растворителей являются решающими для этого вида трения. Например, гидрофобный полистирол обладает чистым скольжением при растворении в хлороформе. В воде, однако, наблюдается десорбционное прилипание.
"Понимание накопленный нашей измерения одиночных молекул трения открывает новые пути для минимизации трения", говорит Александр Холлейтнер. "В будущем, при целенаправленной получения полимеров, новые поверхности могут быть разработаны специально для диапазона нано-и микрометра."
| 