p Cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA descobriram uma maneira de usar minúsculos diamantes e grafeno para evitar que o atrito escorregue, criando uma nova combinação de materiais que demonstra o raro fenômeno da "superlubricidade". p Liderado pelo nanocientista Ani Sumant do Centro de Materiais em nanoescala (CNM) da Argonne e o distinto companheiro Ali Erdemir da Divisão de Sistemas de Energia da Argonne, a equipe de cinco pessoas da Argonne combinou nanopartículas de diamante, pequenas manchas de grafeno - uma forma bidimensional de folha única de carbono puro - e um material de carbono semelhante a diamante para criar superlubricidade, uma propriedade altamente desejável em que o atrito cai para perto de zero.

p De acordo com Erdemir, à medida que as manchas de grafeno e as partículas de diamante esfregam contra uma grande superfície de carbono semelhante a diamante, o grafeno se enrola em torno da partícula de diamante, criando algo que parece um rolamento de esferas no nível nanoscópico. "A interação entre o grafeno e o carbono semelhante ao diamante é essencial para criar o efeito de 'superlubricidade', "disse ele." Os dois materiais dependem um do outro.

p No nível atômico, o atrito ocorre quando os átomos em materiais que deslizam uns contra os outros tornam-se "bloqueados no estado, "o que requer energia adicional para ser superado." Você pode pensar nisso como tentar deslizar duas caixas de ovos uma contra a outra, de baixo para cima, "disse Diana Berman, pesquisadora de pós-doutorado do CNM e autora do estudo. “Há momentos em que o posicionamento das lacunas entre os ovos - ou no nosso caso, os átomos - causa um emaranhamento entre os materiais que impede o deslizamento fácil. "

p Ao criar os rolamentos de esferas de diamante encapsulados em grafeno, ou "rola", a equipe encontrou uma maneira de traduzir a superlubricidade em nanoescala em um fenômeno em macroescala. Como os pergaminhos mudam de orientação durante o processo de deslizamento, partículas de diamante e manchas de grafeno suficientes evitam que as duas superfícies fiquem travadas no estado. A equipe usou cálculos atomísticos em grande escala no supercomputador Mira no Argonne Leadership Computing Facility para provar que o efeito podia ser visto não apenas em nanoescala, mas também em macroescala.

p "Um pergaminho pode ser manipulado e girado com muito mais facilidade do que uma simples folha de grafeno ou grafite, "Berman disse.

p Contudo, a equipe ficou intrigada com o fato de que, embora a superlubricidade fosse mantida em condições secas, em um ambiente úmido, esse não era o caso. Como esse comportamento era contra-intuitivo, a equipe voltou-se para cálculos atomísticos. "Observamos que a formação de scroll foi inibida na presença de uma camada de água, causando, portanto, maior atrito, "explicou o co-autor Argonne nanocientista computacional Subramanian Sankaranarayanan.

p Enquanto o campo da tribologia há muito se preocupa com maneiras de reduzir o atrito - e, portanto, as demandas de energia de diferentes sistemas mecânicos - a superlubricidade tem sido tratada como uma proposta difícil. "Todo mundo sonharia em ser capaz de alcançar a superlubricidade em uma ampla gama de sistemas mecânicos, mas é uma meta muito difícil de alcançar, "disse Sanket Deshmukh, outro pesquisador de pós-doutorado do CNM no estudo.

p "O conhecimento adquirido com este estudo, "Sumant acrescentou, "será crucial para encontrar maneiras de reduzir o atrito em tudo, desde motores ou turbinas a discos rígidos de computador e sistemas microeletromecânicos."