L’usura è una delle principali cause di cedimento e degrado dei materiali, che colpisce un’ampia gamma di settori, tra cui l’industria manifatturiera, i trasporti e la produzione di energia. Comprendere i meccanismi alla base dell’usura su scala atomica è fondamentale per sviluppare strategie volte a mitigarne gli effetti e migliorare la durabilità dei materiali.
Nel loro studio, pubblicato sulla rivista "Nature Materials", il gruppo di ricerca ha utilizzato una combinazione di tecniche sperimentali avanzate e simulazioni al computer per studiare il comportamento dei materiali su scala nanometrica durante l'usura. Si sono concentrati su un processo noto come "usura da sfregamento", che si verifica quando due superfici sono in contatto e soggette a vibrazioni di piccola ampiezza e ad alta frequenza.
Utilizzando un microscopio a forza atomica (AFM) costruito su misura, i ricercatori hanno osservato la formazione e la crescita di detriti da usura a livello atomico. Hanno scoperto che le particelle di usura vengono generate attraverso una combinazione di meccanismi, tra cui la deformazione plastica, il rimescolamento atomico e la rottura dei legami chimici tra gli atomi.
Il team ha inoltre eseguito simulazioni di dinamica molecolare per ottenere ulteriori informazioni sui processi su scala atomica coinvolti nell'usura. Queste simulazioni hanno rivelato la complessa interazione tra ruvidità superficiale, temperatura e sollecitazione applicata, che influenzano la formazione e il rilascio di particelle di usura.
La ricerca fornisce una comprensione fondamentale dei meccanismi alla base dell'usura su scala atomica, offrendo preziose informazioni per lo sviluppo di materiali avanzati con una migliore resistenza all'usura. Controllando questi processi su scala nanometrica, potrebbe essere possibile progettare materiali più durevoli e meno suscettibili ai guasti indotti dall’usura.
I risultati di questo studio hanno ampie implicazioni per le industrie che fanno affidamento su materiali soggetti a usura, come i settori automobilistico, aerospaziale e manifatturiero. Comprendendo le cause profonde dell'usura a livello atomico, i ricercatori possono sviluppare strategie mirate per minimizzarne l'impatto e aumentare la durata dei materiali.
