Новости химической науки > Новая модель трения на наноуровне

Сила трения присутствует везде, где есть контактирующие между собой движущиеся объекты, сила трения зависит от площади соприкасающихся поверхностей. Очевидно, что нанообъекты, обладающие высоким соотношением площади к объему, будут особенно восприимчивы к трению.

Графическое представление контакта между графитовой поверхностью и алмазом на атомном уровне. (Рисунок из Nature 457, 1116)

Однако, пока еще существуют проблемы с описанием трения для объектов такого масштаба – существующие теоретические модели не согласуются с реальным экспериментальным поведением наноматериалов. Через пять веков после Леонардо да Винчи, разработавшего основы законов трения для макрообъектов, группа исследователей под руководством Изабелы Жлуфарска (Izabela Szlufarska) использовала компьютерное моделирование для демонстрации того, что сходные законы действуют и на наноуровне.

Существовавшие модели трения основывались на положении о том, что поверхности нанообъектов ровны, однако на самом деле поверхности наноразмерных систем похожи на горные цепи, где каждый атом или молекула может быть горной вершиной.

Исследователи предлагают простые законы, описывающие трение на наноуровне. Они обнаружили, что сила трения пропорциональна числу атомов, обуславливающих взаимодействие поверхностей двух наночастиц. Расчеты показывают, что контактирующие на наноуровне материалы более похожи на трущиеся друг около друга неровные макроскопические объекты, а не на две ровные поверхности, как это было предложено считать ранее.

Компьютерная модель, предложенная авторами, хорошо согласуется с экспериментом. Жлуфарска надеется, что сможет использовать результаты расчетов для понимания механизма трения как на нано-, так и на макроуровне. Она добавляет, что вопросы, связанные с механизмом возникновения трения до сих пор остаются открытыми – эмпирически полученные для разных материалов коэффициенты трения пока еще не могут быть точно соотнесены со строением и другими свойствами самих материалов.

Источник: Nature 457, 1116; doi:10.1038/nature07748

метки статьи: #нанотехнологии, #физическая химия, #химия поверхности