Um meio de ajustar o atrito em uma superfície plana sem o uso de matemática
A imagem mostra uma visão artística de uma metainterface entre um sólido rígido, liso e transparente na parte superior e um sólido macio e áspero na parte inferior. As elipses texturizadas representam regiões de contato reais. A topografia é composta por uma série de asperezas esféricas, cada uma com uma altura especificamente projetada. Crédito:Nazário Morgado Uma equipe de engenheiros de microssistemas da Universidade de Lyon, École Centrale de Lyon, desenvolveu um método para criar a quantidade desejada de atrito entre duas superfícies planas sem recorrer à matemática. O projeto deles é publicado na revista Science . Viacheslav Slesarenko e Lars Pastewka, ambos da Universidade de Freiburg, publicaram um artigo Perspective na mesma edição da revista, descrevendo o trabalho realizado pela equipe na França.
O atrito, o arrasto produzido quando dois materiais são pressionados e movidos um contra o outro, tornou-se um fator importante no projeto das propriedades eletrônicas modernas. Desde a fricção de um dedo na tela do telefone até sensores em desenvolvimento para mãos robóticas, a fricção e sua medição e controle tornaram-se uma grande preocupação para os engenheiros eletrônicos.
Infelizmente, apesar da sua onipresença, o cálculo dos coeficientes de atrito ainda é uma proposta desafiadora devido ao grande número de características de materiais individuais. Neste novo esforço, investigadores em França encontraram uma forma mais rápida de obter a quantidade desejada de atrito entre dois objetos planos. O filme mostra um experimento ilustrativo qualitativo mostrando que duas metainterfaces podem ter comportamentos de atrito semelhantes ou diferentes, dependendo da faixa de força normal aplicada. A força normal baixa corresponde ao peso das amostras nuas, cerca de 5 g A grande força normal corresponde a um peso adicional de cerca de 10 g (placa retangular de polímero colocada no topo de cada amostra). ∆, através de molas de carregamento Quando as amostras estão deslizando (distâncias de deslizamento não nulas SR e SB), os comprimentos das molas (LR e LB) permitem visualizar se as forças de atrito são semelhantes ou diferentes. Crédito:Davy Dalmas e Julien Scheibert A maior parte do atrito envolvido entre duas superfícies planas é devida a projeções em uma ou outra superfície. Quando pequenas saliências em uma superfície colidem com pequenas saliências em outra, elas devem superar umas às outras para permitir o deslizamento. O trabalho inovador da equipe envolveu a criação de uma espécie de superfície plana com saliências ajustáveis.
Para criar sua superfície, a equipe de pesquisa usou um elastômero semelhante a borracha, que eles descrevem como uma metainterface devido às suas saliências ajustáveis, cada uma das quais pode ser ajustada individualmente em altura. Ao alterar a altura das saliências, a equipe conseguiu alterar a quantidade de atrito produzido quando outra superfície plana era pressionada contra ela e depois deslizava para o lado. Os pesquisadores descobriram que, ao ajustar a altura das saliências de forma sistemática, eles poderiam atingir a quantidade de atrito desejada. A imagem mostra um esboço de uma metainterface entre um sólido rígido, liso e transparente na parte superior e um sólido áspero azul suave na parte inferior. As elipses cinza escuro representam regiões de contato reais. A topografia é composta por uma série de asperezas esféricas, cada uma com uma altura especificamente projetada. A seta vermelha mostra a direção do movimento aplicado ao sólido superior para sondar o comportamento de atrito da metainterface. Crédito:Nazário Morgado Eles testaram sua metainterface colocando uma vidraça em cima dela, aplicando pressão e deslizando-a para um lado e depois para o outro. Usando esta abordagem, eles descobriram que poderiam não apenas criar materiais com o grau de atrito desejado, mas também demonstrar várias leis de atrito.
Mais informações: Antoine Aymard et al, Projetando metainterfaces com leis de atrito especificadas, Ciência (2024). DOI:10.1126/science.adk4234 Viacheslav Slesarenko et al, O caminho acidentado para o controle de fricção, Ciência (2024). DOI:10.1126/science.adn1075
