Was ist Superlubricity?
Superlubricity ist ein spezielles Materialphänomen, bei dem die Reibung zwischen zwei Materialien nahe Null abfällt. Wahre Nullreibung ist thermodynamisch nicht zulässig, aber die Überschmierfähigkeit kommt nahe. Dieses Superlubricity-Phänomen tritt auf, wenn zwei Oberflächen Kristallgitter aufweisen, die sich in nicht angemessenem Kontakt befinden, was bedeutet, dass die Kristallanordnung so beschaffen ist, dass nur eine winzige Minderheit der Atome auf der Oberfläche mit der gegenüberliegenden Oberfläche in Kontakt kommt, wodurch eine verschwindend geringe Reibung erzeugt wird.
Bisher wurde mit Graphit die Überschmierfähigkeit am stärksten beobachtet, obwohl sie auch kurz zwischen Glimmerplatten oder zwischen einer Wolframnadel und einer Silizium- oder Graphitoberfläche beobachtet wurde. Die Superlubricity wurde entdeckt, als Physiker die Reibungskraft zwischen Kristalloberflächen mit sehr hoher Präzision untersuchten. Wenn es eine "Gitterfehlanpassung" zwischen zwei solchen Oberflächen gibt, kann die Reibung fast vollständig abnehmen. Diese Gitterfehlanpassung wird einfach dadurch erreicht, dass mit der Ausrichtung der Kristallschichten zueinander gespielt wird.
Superlubricity ist interessant, weil es in einer trockenen Umgebung stattfindet - zwei Kristallflächen - und nicht in einer feuchten Umgebung, die normalerweise mit Schmiermitteln verbunden ist. In einem herkömmlichen Schmiermittel erzeugt die Aufwirbelwirkung zwischen den Schmiermittelmolekülen und den angrenzenden Oberflächen tatsächlich eine gewisse Reibung, die Wärme, Energieverlust und Materialgrenzen verursacht. In präzise konstruierten Oberflächen von Superschmierstoffen würde dieser marginale Energieverlust praktisch verschwinden und neue technische Möglichkeiten eröffnen. Um die richtige Ausrichtung und Stabilität der Kristallgitter zu gewährleisten, ist möglicherweise Nanotechnik erforderlich, die außerhalb des Bereichs der heutigen Fertigung liegt.
Die Superlubricity wurde in Bezug auf die Eigenschaften Supraleitung und Superfluidität geprägt, obwohl sie mit diesen keine wirklichen Ähnlichkeiten aufweist. Superlubricity und seine Studie sind ein relativ junges Gebiet, das 1991 aufgekommen ist, aber in der Zwischenzeit nicht viel untersucht wurde. In der Supraleitung fließt Elektrizität ohne Widerstand, und in der Supraleitung fließt ein Fluid ohne Widerstand (Reibung). Obwohl Superflüssigkeiten reibungsfrei sind, ähnlich wie Superschmierstoffe, unterscheidet sich der zugrunde liegende physikalische Mechanismus grundlegend.