Hva er superlubricity?

Superlubricity er et spesielt materialfenomen der friksjon mellom to materialer synker nær null. Ekte friksjon er ikke termodynamisk tillatt, men superlubricity kommer nær. Dette superlubricity-fenomenet oppstår når to overflater har krystallgitter som er i ugjennomgående kontakt, noe som betyr at krystallarrangementet er slik at bare et lite mindretall av atomene på overflaten kommer i kontakt med den motstående overflaten, og genererer en forsvinnende liten mengde friksjon.

Så langt er superlubrisitet observert mest fremtredende med grafitt, selv om den også er blitt observert kort mellom glimmerark eller mellom en wolframnål og en silisium- eller grafittoverflate. Superlubricity ble oppdaget da fysikere studerte, med veldig høy presisjon, friksjonskraften mellom krystallflater. Når det er en "gittermatching" mellom to slike overflater, kan friksjon avvike nesten helt. Dette gittermatchet oppnås ganske enkelt ved å leke med krystallsjiktets orientering i forhold til hverandre.

Superlubricity er interessant fordi den foregår i et tørt miljø - to krystallflater - i stedet for det våte miljøet som vanligvis er forbundet med smøremidler. I et konvensjonelt smøremiddel produserer faktisk spenningsvirkningen mellom smøremolekyler og de tilstøtende overflater en viss friksjon, noe som forårsaker varme, energitap og materialgrenser. I nettopp konstruerte superlubricantflater ville dette marginale energitapet praktisk talt forsvinne, noe som gjør nye typer prosjektering mulig. Dessverre, for å sikre riktig orientering og stabilitet av krystallgitterene, kan det kreve nanoskala-prosjektering, noe utenfor rekkevidden for dagens produksjon.

Superlubricity ble myntet ut i forhold til egenskapene til superkonduktivitet og superfluiditet, selv om det ikke har noen reelle likheter med disse. Superlubricity og studien er et relativt nyere felt, brakt opp i 1991, men ikke studert mye i mellomtiden. I superledningsevne strømmer elektrisitet uten motstand, og i overflødighet flyter en væske uten motstand (friksjon). Selv om superfluider er friksjonsfrie, ligner superlubricants, er den underliggende fysiske mekanismen fundamentalt annerledes.