Descubiertos los secretos de la fricción sobre el grafeno

Descubiertos los secretos de la fricción sobre el grafeno

El grafeno, una forma bidimensional de carbono en láminas de sólo un átomo de espesor, ha sido objeto de amplia investigación, en gran parte debido a su combinación única de resistencia, conductividad eléctrica y estabilidad química. Pero a pesar de muchos años de estudio, algunas de las propiedades fundamentales del grafeno todavía no están bien comprendidas, incluyendo la forma en que se comporta cuando algo se desliza a lo largo de su superficie.

Ahora, utilizando poderosas simulaciones por computadora, los investigadores del MIT y otros científicos han hecho progresos significativos en la comprensión de ese proceso, incluyendo por qué la fricción varía a medida que el objeto que se desliza sobre él se mueve hacia adelante, en lugar de permanecer constante como lo hace con la mayoría de otros materiales conocidos.

El grafito, un material a granel compuesto de muchas capas de grafeno, es un lubricante sólido bien conocido. Investigaciones recientes sugieren que incluso una o algunas capas de grafeno también pueden proporcionar una lubricación eficaz. Esto puede ser utilizado en pequeños contactos térmicos y eléctricos y otros dispositivos a nanoescala. En tales casos, una comprensión de la fricción entre dos piezas de grafeno, o entre grafeno y otro material, es importante para mantener una buena conexión eléctrica, térmica y mecánica. Los investigadores habían encontrado previamente que mientras que una capa de grafeno en una superficie reduce la fricción, tener algunas más era incluso mejor. Sin embargo, la razón de esto no estaba bien explicada antes.

Hay una noción amplia en la tribología de que la fricción depende del verdadero área de contacto, el área donde dos materiales están realmente en contacto, hasta el nivel atómico. Cuando dos partes de una máquina hacen contacto, como dos dientes de engranajes de acero, la cantidad real de acero en contacto es mucho menor de lo que parece. Son ásperas y el contacto sólo ocurre en los puntos más sobresalientes de las superficies. Si las superficies fueron pulidas para ser más planas de modo que estaba en contacto el doble de área, la fricción sería entonces el doble de alta. En otras palabras, la fuerza de fricción se duplica si la verdadera área de contacto directo duplica.

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