Około 1/3 paliwa zużywanego przez nasze samochody jest spalane tylko po to, aby pokonać tarcie. Ten zespół zjawisk znacząco ogranicza też żywotność i efektywność wszelkich urządzeń, w których ważną rolę odgrywają elementy mechaniczne – można zatem wspomnieć tutaj chociażby o dyskach twardych, układach nanoelektromechanicznych czy turbinach wiatrowych. Dlatego właśnie najnowsze osiągnięcie naukowców Argonne Leadership Computing Facility jest tak istotne – udało im się stworzyć nowy hybrydowy materiał, który prawie całkowicie eliminuje występowanie tarcia.
DLA CIEBIESamsung - przegląd oferty lodówek
Naukowcy wykorzystali superkomputer Mira do przeprowadzenia symulacji mających na celu udoskonalenie nowego mechanizmu do eliminacji tarcia. Eksperyment doprowadził do zaprojektowania hybrydowego materiału, który znacząco zmniejsza występowanie tarcia w mikroskali. Udało się to dzięki odkryciu, że gdy warstwy grafenu i DLC (węgla diamentopodobnego) ślizgają się po sobie, ten pierwszy zwija się i tworzy w ten sposób puste w środku, cylindryczne zwoje. To właśnie dzięki nim tarcie jest prawie całkowicie eliminowane.
Zespół naukowców nie odkrył tego od razu. Swoje badania rozpoczął od eksperymentu, w którym warstwy grafenu ślizgały się po stalowej kuli z DLC. Współczynnik tarcia był bardzo niski, ale jednocześnie mocno się wahał. Dzięki symulacjom na superkomputerze Mira udało się rozwiązać zagadkę – za wszystkim stał zwijający się grafen, który zmniejszał tarcie w momencie formowania i przywracał go do normy, gdy zostawał spłaszczony. W tym miejscu naukowcy postanowili dodać nanodiamenty, które zapobiegały przed spłaszczeniem grafenu. I to był strzał w dziesiątkę.
Jest to niezwykle ważne odkrycie. Może doprowadzić do tworzenia różnego typu urządzeń, które będą bardziej wydajne (przy zachowaniu obecnych technologii) i jednocześnie będą się charakteryzować wydłużoną żywotnością. Jedyny poważny problem obecnie to fakt, że nowe rozwiązania w ogóle nie sprawdza się w wilgotnym środowisku – tarcie wzrasta tam nawet 100-krotnie. Jest tak, ponieważ woda nie pozwala na formowanie się zwojów. Być może i to uda się rozwiązać. Z drugiej strony, nie można przecież mieć wszystkiego, prawda?
Źródło: ScienceDaily
