O que é superlubricidade?

Superlubricidade é um fenômeno especial do material no qual o atrito entre dois materiais cai próximo de zero. O verdadeiro atrito zero não é termodinamicamente permitido, mas a superlubricidade se aproxima. Esse fenômeno de superlubricidade ocorre quando duas superfícies têm treliças de cristal que estão em contato incomensurável, o que significa que o arranjo de cristal é tal que apenas uma minoria minoria dos átomos na superfície entra em contato com a superfície oposta, gerando uma quantidade de fricção muito pequena.

Até agora, a superlubricidade foi observada mais proeminentemente com a grafite, embora também tenha sido observada brevemente entre folhas de mica ou entre uma agulha de tungstênio e uma superfície de silício ou grafite. A superlubricidade foi descoberta quando os físicos estudaram, com uma precisão muito alta, a força de atrito entre as superfícies de cristal. Quando há uma "incompatibilidade de treliça" entre duas dessas superfícies, o atrito pode sair quase inteiramente. Essa incompatibilidade de treliça é alcançada simplesmente brincando com a orientação das camadas de cristal uma em relação à outra.

A superlubricidade é interessante porque ocorre em um ambiente seco - duas faces de cristal - em vez do ambiente úmido normalmente associado aos lubrificantes. Em um lubrificante convencional, a ação de agitação entre as moléculas de lubrificante e as superfícies adjacentes produz realmente algum atrito, causando calor, perda de energia e limites de material. Em superfícies superlubricantes projetadas com precisão, essa perda marginal de energia praticamente desapareceria, possibilitando novos tipos de engenharia. Infelizmente, para garantir a orientação e estabilidade corretas das treliças de cristal, pode ser necessária uma engenharia em nanoescala, algo fora do alcance da fabricação atual.

A superlubricidade foi cunhada em relação às qualidades de supercondutividade e superfluidez, embora não tenha semelhanças reais com elas. A superlubricidade e seu estudo são um campo relativamente recente, criado em 1991, mas pouco estudado nesse meio tempo. Na supercondutividade, a eletricidade flui sem resistência e, na superfludidade, um fluido flui sem resistência (fricção). Embora os superfluidos sejam sem atrito, semelhante aos superlubrificantes, o mecanismo físico subjacente é fundamentalmente diferente.