p (Phys.org) - No fenômeno da superlubricidade, duas superfícies sólidas podem deslizar uma sobre a outra quase sem atrito. O efeito ocorre quando as superfícies sólidas possuem estruturas cristalinas e suas redes são giradas de forma a anular a força de atrito. Um pouco como empilhar duas caixas de ovos, se as redes estão alinhadas, eles se prendem um ao outro e é difícil deslizar um sobre o outro. Mas gire um pouco uma caixa de ovos, e não bloqueia mais dessa forma. p Os cientistas observaram pela primeira vez a superlubricidade na grafite em 2004, e até agora todas as evidências experimentais de superlubricidade foram obtidas em nanoescala e sob condições de vácuo. Pesquisas anteriores até previram que a superlubricidade se decompõe em escalas maiores. Mas agora em um novo estudo, os cientistas demonstraram que a superlubricidade no grafite pode ocorrer em áreas em microescala e sob condições ambientais, que poderia abrir o caminho para aplicações práticas em sistemas micromecânicos.

p Os pesquisadores, liderado por Quanshui Zheng da Universidade de Tsinghua em Pequim e da Universidade de Nanchang em Nanchang, China, e Jefferson Zhe Liu da Monash University em Clayton, Austrália, publicaram seu artigo sobre a superlubricidade em microescala em grafite em uma edição recente da Cartas de revisão física .

p “Estamos fornecendo evidências de superlubricidade em uma escala muito maior do que antes - micro em vez de nano - e o efeito persiste mesmo em condições ambientais, ”Zheng disse Phys.org . “Não tínhamos conhecimento do trabalho anterior de previsão do colapso do efeito no momento em que as primeiras medições foram feitas - talvez tenha sido uma sorte, pois não nos dissuadiu de tentar! ”

p A maneira mais direta de observar a superlubricidade é quando duas superfícies sólidas deslizam uma sobre a outra. No estudo atual, os pesquisadores desenvolveram uma nova maneira de sondar a superlubricidade usando uma microponta de tungstênio para cortar flocos de placas de grafite, ou "mesas". Após a liberação do cisalhamento, alguns dos flocos voltam espontaneamente às suas posições originais nas mesas, e este processo de cisalhamento e auto-retração pode ser repetido indefinidamente.

p Os cientistas explicaram que a auto-retração resulta do atrito ultrabaixo que ocorre entre as superfícies do floco e da mesa quando orientado de forma torcida, ou incomensurável, caminho.

p Embora os flocos autorretráteis tenham retornado às mesmas posições e orientações de antes do cisalhamento, os pesquisadores poderiam girar deliberadamente os flocos cortados antes de liberá-los, a fim de criar uma orientação proporcional, resultando em estados travados, sob o qual os flocos não exibiram auto-retração. Esses estados bloqueados ocorrem em algumas orientações específicas exibindo uma simetria de 6 vezes, mas a autorretração ainda ocorria quando as mesas foram cortadas em todas as outras direções.

p Ao investigar os flocos que não se retraíram, os pesquisadores encontraram variações abruptas na cor dos flocos cortados, enquanto a cor dos flocos auto-retráteis era uniforme. Eles acham que a variação de cor ocorre devido à interferência óptica resultante de variações de espessura nas mesas de grafite. Mesas maiores têm maiores variações de espessura, bem como menor probabilidade de apresentar autorretração.

p Como a primeira evidência de superlubricidade reproduzível na escala de mícrons, e mesmo em condições ambientais, os resultados podem ser mais úteis para aplicações do que a superlubricidade em nanoescala. Na nanoescala, alcançar a superlubricidade requer configurações complexas e preparação de amostras, e o efeito pode ser facilmente suprimido por vários mecanismos que causam torção e travamento. A nova forma de produzir superlubricidade em microescala supera muitas dessas barreiras, e pode ser usado para limitar o atrito e o desgaste em sistemas micromecânicos.

p “Existem muitos dispositivos micromecânicos - por exemplo, sensores de movimento, geradores de radiofrequência, giroscópios - onde o movimento relativo de duas partes é importante, ”Liu disse. “A superlubricidade abre um novo caminho para a criação de tais dispositivos.”

p Os pesquisadores planejam explorar ainda mais a extensão da superlubricidade no futuro.

p “Já estamos trabalhando em várias frentes:estudar o movimento superlúbrico com mais detalhes, para explorar as extensões disso para escalas maiores e menores, e estudar a robustez de longo prazo do efeito sob diferentes condições físicas, ”Disse o co-autor François Gray da Universidade de Tsinghua. p Copyright 2012 Phys.org
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