Foto de : Rosa Espinosa
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Crédito: Facultad de Ingeniería Grainger, Universidad de Illinois Urbana-Champaign
La fricción sobre la superficie del grafeno se puede ajustar dinámicamente utilizando campos eléctricos externos, según investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign dirigidos por la profesora Rosa Espinoza Marzal del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. El trabajo se detalla en el artículo “Ajuste dinámico de la fricción en la interfaz de grafeno mediante el efecto de campo”, publicado el 19 de septiembre de 2023 en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.
La fricción juega un papel importante tanto en los sistemas naturales como en los de ingeniería, donde determina el comportamiento de los puntos de contacto deslizantes, afecta el desgaste de los materiales e influye en el flujo de fluidos a través de las superficies, entre otros efectos. La fricción se puede controlar pasivamente seleccionando componentes de diseño, por ejemplo materiales y rugosidad. Sin embargo, una tendencia más reciente ha sido estudiar sistemas cuya respuesta tribológica pueda ajustarse dinámicamente in situ, especialmente a medida que los micro y nanodispositivos se vuelven más populares. Una forma prometedora de lograr el control de la fricción es a través de campos eléctricos externos que pueden modificar las propiedades de los lubricantes y las superficies de los materiales, así como las interacciones entre ellos.
«Se necesitan nuevos enfoques para diseñar superficies interactivas para ir más allá de lo último en tecnología, y los materiales 2D son una excelente nueva opción basada en su alta resistencia mecánica y estabilidad química y térmica», escribieron los investigadores.
El grafeno es la forma bidimensional del carbono y, a veces, se lo denomina «material maravilloso» debido a sus propiedades únicas y superiores. Las superficies recubiertas con películas de grafeno generalmente exhiben una fricción muy baja, pero los nuevos resultados muestran que la fricción se puede «activar» en superficies recubiertas de grafeno exponiendo la superficie a un campo eléctrico bajo la presión adecuada.
condiciones. Luego, el sistema se puede controlar en este estado de mayor fricción antes de volver a convertirlo en un estado de menor fricción, todo sin aplicar grandes polarizaciones eléctricas entre las superficies de contacto.
«El trabajo tendrá un impacto en la reducción del consumo de energía en sistemas nano y microelectromecánicos, además de permitir el control dinámico de la fricción con un mayor desgaste y mitigación del desgaste de las superficies deslizantes cuando se aplica una polarización directa», dijo Espinosa-Marzal. El documento está disponible en línea en https://doi.org/10.1038/s41467-023-41375-7. Los autores, además de Espinoza-Marzal, son Gus Greenwood, Jin Myung Kim, Shahryar Mohammad Nahid, Yeejun Lee, Amin Hajarian y Song Woo Nam.
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revista
Comunicaciones de la naturaleza
Título del artículo
Ajuste dinámico de la fricción en la interfaz de grafeno mediante efecto de campo
Fecha de publicación del artículo.
19 de septiembre de 2023
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