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Per le macchine con elementi meccanici, l'attrito è un nemico inevitabile. È una delle principali fonti di guasto del servizio e può ridurre la durata di vita di qualsiasi macchinario, dalle biciclette e dalle automobili agli aeroplani e alle catene di montaggio.
Una nuova ricerca condotta dall'Università di Pittsburgh svela l'attrito su scala atomica di una singola asperità di tungsteno, o bordo grezzo, in tempo reale, mostrando per la prima volta il movimento atomico con la microscopia elettronica. Il lavoro, completato da due laboratori della Swanson School of Engineering, è stato recentemente pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology .
"Fino ad ora, nessuno è stato in grado di vedere effettivamente il processo di attrito risolto atomicamente con un'interfaccia chiara, quindi la relazione tra i meccanismi di attrito e l'interfaccia non è stata completamente compresa", ha affermato Guofeng Wang, CNG Faculty Fellow e professore di ingegneria meccanica e scienze dei materiali, il cui laboratorio ha collaborato a questo lavoro. "In questo studio, siamo stati in grado di vedere effettivamente il percorso di scorrimento degli atomi dell'interfaccia e l'evoluzione dinamica della deformazione e dello stress sull'interfaccia che è stata mostrata in precedenza solo dalle simulazioni".
Il gruppo di Wang ha collaborato con il gruppo di ricerca del professor Scott X. Mao, ora in pensione, del professor Scott X. Mao della Swanson School per fornire la prima visualizzazione dell'attrito su scala atomica. Utilizzando un microscopio elettronico a trasmissione ad alta risoluzione, il gruppo di Mao è stato in grado di visualizzare effettivamente il movimento degli atomi sulla superficie quando due superfici entrano in contatto e si spostano. Il gruppo di Wang è stato quindi in grado di utilizzare le simulazioni al computer per verificare ciò che mostravano le visualizzazioni microscopiche e capire di più sulle forze in gioco.
Sebbene questo studio si sia concentrato sugli atomi di tungsteno a causa della loro elevata resistenza al calore del microscopio, il metodo può essere applicato a qualsiasi materiale per comprendere l'attrito e l'usura.
"Quello che abbiamo scoperto è che, non importa quanto sia liscia e pulita la superficie, l'attrito si verifica ancora a livello atomico. È completamente inevitabile", ha affermato Wang. "Tuttavia, questa conoscenza può portare a lubrificanti e materiali migliori per ridurre al minimo l'attrito e l'usura il più possibile, prolungando la vita dei sistemi meccanici". + Esplora ulteriormente
