La profesora de química e ingeniería biomolecular Elisa Riedo y su equipo han descubierto las leyes fundamentales de la fricción que conducirán a una mejor comprensión de la disipación de energía en la fricción y al diseño de materiales bidimensionales que pueden minimizar la pérdida de energía.
La fricción es un fenómeno cotidiano. Los conductores pueden detener el automóvil frenando y los bailarines pueden realizar movimientos complejos en diferentes superficies del piso.
Sin embargo, también puede ser un efecto indeseable que promueva el desperdicio de grandes cantidades de energía en los procesos industriales, el sector del transporte y otros lugares. ) estima que una cuarta parte de la pérdida de energía mundial se debe a la fricción y el desgaste.
La fricción es muy generalizada y técnicamente relevante, pero las leyes subyacentes de la fricción aún se desconocen y los científicos recién las están entendiendo gracias a los avances en nanotecnología. proporcional a la carga.
Ahora, Riedo y su becario postdoctoral de NYU Tandon, Martin Rejhon, han descubierto una nueva forma de medir el corte interfacial entre dos capas atómicas y han encontrado que esta cantidad es inversamente proporcional a la fricción de acuerdo con una nueva ley.
El trabajo se llevó a cabo en colaboración con el estudiante graduado de NYU Tandon Francesco Lavini y sus colegas en la Escuela Internacional de Estudios Avanzados, el Centro Internacional de Física Teórica en Trieste Italia y la Universidad Charles en Praga para desarrollar procesos de fabricación más eficientes, más amigables con el medio ambiente. puede conducir a cosas suaves. Coches, y un mundo más sostenible en general.
“Las interacciones entre una sola capa atómica de un material y su sustrato gobiernan sus propiedades electrónicas, mecánicas y químicas”, explica Riedo. Pérdida de energía por fricción. ”
Los investigadores investigaron películas de grafeno epitaxial y grafito a granel cultivadas con diferentes órdenes de apilamiento y giros, y midieron el módulo de corte transversal interfacial de capas atómicas en sustratos de difícil acceso.
Descubrieron que el módulo (una medida de la capacidad de un material para resistir la deformación por corte y mantener la rigidez) está controlado en gran medida por el orden de apilamiento y la interacción de las capas atómicas con el sustrato, lo que sugiere que el módulo de un material bidimensional soportado demostró su importancia en el control y predicción de la fricción por deslizamiento.
Sus experimentos mostraron una correlación general entre la fuerza de fricción por unidad de área de contacto y el módulo de corte interfacial para todas las estructuras de grafito que investigaron.
Su artículo de 2022, “La relación entre el corte interfacial y las fuerzas de fricción en materiales 2D”, se publicó en línea. nanotecnología en la naturaleza Financiado por el Departamento de Energía de los EE. UU., la Oficina de Ciencias y el Servicio de Investigación del Ejército de los EE. UU.
“Nuestros resultados son generalizables a otros materiales 2D”, afirma Riedo, quien dirige el Laboratorio PicoForce en NYU Tandon. “Esto presenta una forma de controlar la fricción por deslizamiento y otros fenómenos interfaciales de los átomos y tiene aplicaciones potenciales en dispositivos móviles miniaturizados, la industria del transporte y otros campos”.
“La investigación de Elisa es un gran ejemplo del compromiso de NYU Tandon con un futuro más sostenible”, dijo la decana Jelena Kovačević. Un enfoque de cuatro partes que llamamos AMRAd: prevención, mitigación, remediación y adaptación. ”