Hvad er superlubricity?

Superlubricity er et specielt materielt fænomen, hvor friktion mellem to materialer falder tæt på nul. Ægte nulfriktion er ikke termodynamisk tilladt, men superlubricitet kommer tæt. Dette superlubricity-fænomen forekommer, når to overflader har krystalgitter, som er i uforholdsmæssig kontakt, hvilket betyder, at krystalarrangementet er sådan, at kun et lille mindretal af atomerne på overfladen kommer i kontakt med den modstående overflade, hvilket frembringer en forsvindende lille mængde friktion.

Hidtil er superlubricitet observeret mest markant med grafit, skønt den også er blevet observeret kort mellem glimmerplader eller mellem en wolframnål og en silicium- eller grafitoverflade. Superlubricity blev opdaget, da fysikere undersøgte friktionskraften mellem krystaloverflader med meget høj præcision. Når der er en "gittermatching" mellem to sådanne overflader, kan friktion afvige næsten helt. Denne gittermatching opnås simpelthen ved at lege med krystallagets orientering i forhold til hinanden.

Superlubricity er interessant, fordi den finder sted i et tørt miljø - to krystalflader - snarere end det våde miljø, der normalt er forbundet med smøremidler. I et konventionelt smøremiddel producerer den rivende virkning mellem smøremolekyler og de tilstødende overflader faktisk en vis friktion, hvilket forårsager varme, energitab og materialegrænser. I præcist konstruerede superlubricantoverflader ville dette marginale energitab praktisk talt forsvinde, hvilket gør nye typer teknik mulige. Desværre for at sikre den korrekte orientering og stabilitet af krystalgitterne kunne kræve nanoskala-konstruktion, noget uden for rækkevidden af ​​nutidig fremstilling.

Superlubricity blev myntet ud i relation til egenskaberne superledningsevne og superfluiditet, skønt den ikke har nogen reel lighed med disse. Superlubricity og dens undersøgelse er et relativt nyligt felt, der blev opført i 1991, men ikke undersøgt meget i mellemtiden. I superledningsevne strømmer elektricitet uden modstand, og i superfluditet flyder en væske uden modstand (friktion). Selvom superfluider er friktionsfri, ligner superlubricanter, er den underliggende fysiske mekanisme grundlæggende forskellig.