• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Mikroskaalas grafiidis kaob hõõrdumine pea täielikult

7.06.2012 by Stiina Kristal Leave a Comment

Superlibisevuse (ingl k superlubricity) nime all tuntud nähtuses võivad kaks tahket pinda liikuda üle üksteise peaaegu täielikult ilma hõõrdumiseta. See nähtus ilmneb, kui tahketel pindadel on kristalliline struktuur ning nende võrestikud on pööratud nii, et hõõrdejõud nullitakse.

Üleval: Grafiitplaadikese osaline nihutamine mikromanipulaatori abil, et tekitada iseeneslik tagasitõmbumine grafiitplatformile. Kui mikroteravik plaadikese vabastamiseks üles tõstetakse, naaseb see automaatselt oma algsesse positsiooni. (Keskel) Protsessi vaatlemine vaakumis skaneeriva elektromnikroskoobi all. (All) Sama protsessi vaatlemine tavatingimustes optilise mikroskoobi all. Pilt: Liu, et al. ©2012 American Physical Society

Superlibisevust vaatlesid teadlased esmalt 2004. aastal grafiidis ning siiani on kõik superlibisevuse eksperimentaaltõendid saadud nanoskaalas ning vaakumi tingimustes. Varasemad uurimused ennustasid isegi, et superlibisevust suuremates skaalades ei leidu. Uues uurimuses demonstreerisid teadlased aga, et grafiidi superlibisevus võib esineda ka mikroskaalast suuremates skaalades ning tavatingimustes. See leid võib avada uksed superlibisevuse rakendamiseks mikromehhaanilistes süsteemides, kirjutab Physorg.com.

,,Oma artiklis esitame me tõendid superlibisevusest palju suuremas skaalas kui varem – nano asemel mikros – ning näitame, et efekt püsib ka tavatingimustes,” lausus uurimust juhtinud Quanshui Zheng. ,,Me ei olnud esimeste mõõtmiste tegemise ajal teadlikud varasemate uurimustega, milles ennustati nähtuse kadumist suuremas skaalas ja tavatingimustel – ehk oligi see hea, sest ei takistanud meid proovimast!”

Kõige otsesem viis superlibisemise vaatlemiseks on lasta kahel tahkel pinnal üle üksteise liikuda. Antud uurimuses töötasid teadlased superlibisemise uurimiseks välja uue viisi, kasutades selleks volframist mikroteravikku, mille abil grafiidi plaadikesi üksteise suhtes nihutati. Nihutamisel naasevad mõned plaadikesed spontaanselt oma algasenditesse ning seda nihutamise-taastumise protsessi saab uuesti ja uuesti korrata.

Teadlased selgitasid, et see algasendisse ja -asukohta naasemine tuleb plaadikese ja selle all oleva pinna vahelisest ülimadalast hõõrdumisest hetkel, mil need pindade kristallvõred on üksteise suhtes sobimatult orienteeritud.

Kuigi tagasitõmbunud plaadikesed naasesid samadesse asenditesse sama orientatsiooniga nagu enne nihutamist, võisid teadlased meelega plaadikesi enne nende lahti laskmist pöörata, tekitades nii sobimatu kristallvõre orientatsiooni. Selle tulemusel tekkisid nö lukustatud olekud, mille korral plaadikesed tagasi ei tõmbunud. Lukustatud olekud esinevad kindlate kristallvõre orientatsioonide korral ning omavad kuuendat järku sümmeetriat, kuid iseeneslik tagasitõmbumine toimus siiski, kui plaadikeste aluspinnad olid nihutatud kõigis teistes kristallvõre suundades.

Mitte tagasitõmbuvate plaadikeste uurimisel leidsid teadlased märgatavaid erinevusi nende värvuses, samas kui naasevate plaadikeste värv oli alati sama. Värvivariatsioon võib tuleneda optilisest interferentsist, mis sõltub grafiitplaadikeste aluspindade paksusest. Suurematel pindadel muutub paksus rohkem ning plaadikese tagasitõmbumine toimub väiksema tõenäosusega.

Esimese tõendina korratavast superlibisevusest mikroskaalas, ning seda isegi tavatingimustes, võivad selle uurimuse tulemused omada kasulikumaid rakendusi kui nanoskaalas  superlibisevus. Nanoskaalas nõuab superlibisevuse saavutamine keerukaid tingimusi ja näidismaterjali ettevalmistust, kusjuures efekt võib mitmete välistingimuste korral kaduda ning orientatsiooni pöörata, põhjustades lukustunud oleku. See uus meetod superlibisevuse tekitamiseks mikroskaalas ületab mitmed neist takistustest, mistõttu seda saaks kasutada näiteks hõõrdumise ja kuluvuse piiramiseks mikromehhaanilistes süsteemides.

,,Leidub mitmeid mikromehhaanilisi seadmeid – näiteks liikumisandurid, raadiosagedus generaatorid, güroskoobid – kus kahe osa liikumine üksteise suhtes on väga oluline,” lausus uurimuses kaasa teinud Jefferson Zhe Liu. ,,Superlibisevus annab uue viisi selliste seadmete valmistamiseks.”

Allikas

Teadusartikkel: “Observation of Microscale Superlubricity in Graphite“

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Iseparanev pikendusjuhe?
  2. Esimesed pildid aatomsidemetest
  3. BiTeI – paramagneetik, ent samas ka diamagneetik
  4. Elektroonikaseadmete kihtstruktuuride uurimise uus meetod
  5. NEC: 0.3 mm paksune painutatav patarei
  6. Molekulaarne vaibakudumine: kahemõõtmelised boorhappe „võrgustikud”
  7. Mullid teevad liitium-õhk akude alal rekordeid
  8. Uus maailma kergeim materjal
  9. Molekulid käituvad nanoskaalas teisiti
  10. Valmistati haruldane elektriliste ja magnetiliste omadustega materjal

Filed Under: Rakenduslik teadus, Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in