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(Noticias de Nanowerk) En máquinas con elementos mecánicos, la fricción es un enemigo ineludible. Es una de las principales causas de quiebras comerciales y puede acortar la vida útil de todas las máquinas, desde bicicletas y automóviles hasta aviones y cadenas de montaje.
Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Pittsburgh revela la fricción atómica de una sola protuberancia de tungsteno o un borde áspero en tiempo real, mostrando el movimiento atómico por primera vez usando microscopía electrónica. El trabajo, realizado por dos laboratorios de la Escuela de Ingeniería de Swanson, se publicó recientemente en la revista nanotecnología de la naturaleza («Fricción a escala atómica entre contactos con asperezas discretas reveladas por microscopía electrónica de transmisión in situ»).
«Hasta ahora, nadie ha podido ver el proceso de fricción resuelto atómicamente con una interfaz claramente definida, por lo que la relación entre los mecanismos de fricción y la interfaz aún no se ha entendido completamente», dijo Guofeng Wang, miembro de la facultad de CNG y profesor de Mecánica. Ingeniería y Ciencia de los Materiales, cuyo laboratorio contribuyó a este trabajo. «En este estudio, en realidad pudimos ver la trayectoria de deslizamiento de los átomos de la interfaz y la tensión dinámica y la evolución del estrés en la interfaz, que hasta ahora solo se ha demostrado mediante simulaciones».
El grupo de Wang colaboró con el grupo de investigación del profesor Scott X. Mao, ahora retirado, John Swanson Endowed en la Escuela Swanson para proporcionar la primera visualización de la fricción a nivel atómico. Usando un microscopio electrónico de transmisión de alta resolución, el grupo de Mao pudo observar el movimiento de los átomos a través de la superficie cuando dos superficies se tocan y se mueven. Luego, el grupo de Wang podría usar sus simulaciones por computadora para verificar lo que mostraban las visualizaciones microscópicas y comprender más sobre las fuerzas en el trabajo.
Aunque este estudio se centró en los átomos de tungsteno debido a su alta resistencia al calor del microscopio, el método se puede aplicar a cualquier material para comprender la fricción y el desgaste.
«Lo que encontramos es que no importa qué tan suave y limpia sea la superficie, la fricción todavía ocurre a nivel atómico. Es totalmente inevitable», dijo Wang. «Sin embargo, este conocimiento puede conducir a mejores lubricantes y materiales para minimizar la fricción y el desgaste tanto como sea posible y extender la vida útil de los sistemas mecánicos».
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