Seja em transmissões de veículos, substituições de quadril, ou minúsculos sensores para acionamento de airbags:Os respectivos componentes devem deslizar uns contra os outros com atrito mínimo para evitar perda de energia e desgaste do material. Investigar o comportamento de fricção dos nanossistemas, cientistas da Technische Universitaet Muenchen descobriram um tipo de fricção até então desconhecido que lança uma nova luz sobre alguns fenômenos até então inexplicáveis.

O atrito é um fenômeno físico onipresente, mas muitas vezes irritante:causa desgaste e perda de energia nas máquinas e nas articulações. Em busca de componentes de baixo atrito para componentes cada vez menores, uma equipe de físicos liderada pelos professores Thorsten Hugel e Alexander Holleitner agora descobriu um tipo de fricção até então desconhecido que eles chamam de "bastão de dessorção".

Os pesquisadores examinaram como e por que moléculas de polímero único em vários solventes deslizam ou aderem a certas superfícies. Seu objetivo era compreender as leis básicas da física em escala molecular, a fim de desenvolver superfícies anti-fricção direcionadas e lubrificantes adequados.

Para seus estudos, os cientistas anexaram a extremidade de uma molécula de polímero à ponta nanométrica de um microscópio de força atômica (AFM) altamente sensível. Enquanto eles puxavam a molécula de polímero sobre as superfícies de teste, o AFM mediu as forças resultantes, a partir do qual os pesquisadores puderam deduzir diretamente o comportamento da bobina de polímero.

Novo mecanismo de fricção descoberto

Além dos dois mecanismos de fricção esperados, como aderência e deslizamento, os pesquisadores detectaram um terceiro para certas combinações de polímero, solvente e superfície.

"Embora o polímero adira à superfície, o fio de polímero pode ser puxado de sua conformação enrolada para a solução circundante sem força significativa a ser exercida, O físico experimental Thorsten Hugel descreve esse comportamento. "A causa é provavelmente um atrito interno muito baixo dentro da bobina de polímero."

A chave é o solvente

Surpreendentemente, a vara de dessorção não depende da velocidade de movimento, nem da superfície de suporte ou da força adesiva do polímero. Em vez de, a natureza química da superfície e a qualidade do solvente são decisivas. Por exemplo, poliestireno hidrofóbico exibe comportamento de deslizamento puro quando dissolvido em clorofórmio. Na água, Contudo, mostra o stick de dessorção.

"O entendimento obtido por nossa medição do atrito de uma única molécula abre novas maneiras de minimizar o atrito, "diz Alexander Holleitner." No futuro, com preparação direcionada de polímeros, novas superfícies poderiam ser desenvolvidas especificamente para a faixa de nanômetros e micrômetros. "