Компьютерное моделирование трения на наноразмерном уровне

13.11.2009 Hi-tech

Трение- это эффект, что воздействует на каждые прoцессы, в которых подвижные элементы приходят в соприкосновение. Чем больше поверхность контакта, тем больше силы трения. На нано уровне, где устройства состоят практически из нескольких молекул и атомов, трение может принести громадные разрушения, потому, что, как мы знаем, наночастицам характерно высокое отношение площади поверхности к количеству.

Исходя из этого наноматериалы очень чувствительны к трению.

Как правило исследователи стоят перед проблемой описания эффектов трения для столь малых масштабов, потому, что существующие теории не соответствуют практике работы наноматериалов. Наконец, через пять сотен лет по окончании Леонардо да Винчи, обрисовавшего фундаментальные законы трения для громадных тел, несколько Изабелы Шлуфарска (Izabela Szlufarska) – адъюнкт-доктора наук материаловедения Университета штата Висконсин в Мэдисоне (University of Wisconsin-Madison) показала, что трение на атомарном уровне происходит по законам, подобным законам трения для громадных объектов.Компьютерное моделирование трения на наноразмерном уровне

Изучили применяли компьютерное моделирование процесса для определения его закономерностей. Результаты работы размещены в последнем номере издания Nature (Yifei Mo, Kevin T. Turner, Izabela Szlufarska. Friction laws at the nanoscale, – Nature 457, 1116 – 1119 (26 Feb 2009), doi: 10.1038/nature07748, Letter).

Существующие теории трения на наноразмерном уровне основаны на предположении, что поверхности являются ровными, а в конечном итоге это не верно- поверхности выглядят как горная гряда, где любой пик соответствует одному атому либо молекуле.

Проф. Шлуфарска и ее соавторы в собственной компьютерной модели представили наноматериалы как комплект отдельных атомов, разглядывая их взаимодействие и положение через призму всего процесса скольжения. По словам проф.

Шлуфарска в первый раз процесс трения смоделирован в масштабах, соответствующих таковым в опыте, наряду с этим выполняя атомарное разрешение и учитывая настоящее сотрудничество между атомами.

Авторы сформулировали простые законы «нанотрения». Они определили, что сила трения пропорциональна числу атомов, каковые взаимодействуют между собой со стороны обеих трущихся поверхностей наноразмера. Моделирование продемонстрировало, что контактное сотрудничество материалов на нано уровне размеров происходит подобно тому как трутся приятель об приятеля громадные предметы с весьма неровной поверхностью, а совсем не так, как взаимодействуют предметы с ровными поерхностями и как это ученым представлялось ранее.

Демонстрация контакта на атомарном уровне между алмазом и углеродом для иллюстрации схемы трения на нано размерном уровне. Заметно, что на этом размерном уровне поверхности очень неотёсанны, не смотря на то, что исследователи разглядывают их как ровные (Рисунок: Izabela Szlufarska).

Полученные расчетные эти отлично коррелируют с результами экспериментов. Ни одна из известных до этого моделей для того чтобы соответствия не давала. Проф. Шлуфарска сохраняет надежду в будущем применять успешный метод моделирования для более сравнения механизмов и глубокого понимания трения на нано- и макроразмерах.

Согласно ее точке зрения, принципиально важно не только измерить параметры трения, но и обучиться связывать их со особенностями самого материала для того, чтобы иметь возможность предвещать эффекты трения при конструированиии новых материалов.

Евгений Биргер

Случайные записи:

3D-обзор шины Bridgestone Turanza T001 — 4 точки. Шины и диски 4точки — Wheels & Tyres 4tochki


Похожие статьи, которые вам понравятся: