Τι είναι το Superlubricity;

Η υπερλιπαντικότητα είναι ένα ειδικό φαινόμενο υλικού κατά το οποίο η τριβή μεταξύ δύο υλικών πέφτει κοντά στο μηδέν. Η πραγματική μηδενική τριβή δεν είναι θερμοδυναμικά επιτρεπτή, αλλά η υπερλιπαντικότητα πλησιάζει. Αυτό το φαινόμενο υπερλιπαντικότητας συμβαίνει όταν δύο επιφάνειες έχουν κρυσταλλικά πλέγματα που βρίσκονται σε ασύμμετρη επαφή, πράγμα που σημαίνει ότι η κρυσταλλική διάταξη είναι τέτοια που μόνο μια ελάχιστη μειοψηφία των ατόμων στην επιφάνεια έρχονται σε επαφή με την αντίθετη επιφάνεια, δημιουργώντας μια αφανώς μικρή ποσότητα τριβής.

Μέχρι στιγμής, η υπερλιπαντικότητα έχει παρατηρηθεί περισσότερο με τον γραφίτη, αν και έχει επίσης παρατηρηθεί για λίγο μεταξύ των φύλλων μαρμαρυγίας ή μεταξύ μιας βελόνας βολφραμίου και μιας επιφάνειας πυριτίου ή γραφίτη. Η υπερλιπαντικότητα ανακαλύφθηκε όταν οι φυσικοί μελέτησαν, με πολύ υψηλή ακρίβεια, τη δύναμη τριβής μεταξύ των κρυσταλλικών επιφανειών. Όταν υπάρχει «αναντιστοιχία πλέγματος» μεταξύ δύο τέτοιων επιφανειών, η τριβή μπορεί να απομακρυνθεί σχεδόν εξ ολοκλήρου. Αυτή η αναντιστοιχία πλέγματος επιτυγχάνεται απλά παίζοντας με τον προσανατολισμό των κρυσταλλικών στρωμάτων μεταξύ τους.

Η υπερλιπαντικότητα είναι ενδιαφέρουσα επειδή λαμβάνει χώρα σε ξηρό περιβάλλον – δύο κρυστάλλινες όψεις – αντί στο υγρό περιβάλλον που συνήθως συνδέεται με λιπαντικά. Σε ένα συμβατικό λιπαντικό, η ανάδευση μεταξύ των μορίων του λιπαντικού και των παρακείμενων επιφανειών στην πραγματικότητα παράγει κάποια τριβή, προκαλώντας θερμότητα, απώλεια ενέργειας και όρια υλικού. Σε επακριβώς κατασκευασμένες υπερλιπαντικές επιφάνειες, αυτή η οριακή απώλεια ενέργειας πρακτικά θα εξαφανιζόταν, καθιστώντας δυνατούς νέους τύπους μηχανικής. Δυστυχώς, για να εξασφαλιστεί ο σωστός προσανατολισμός και η σταθερότητα των κρυσταλλικών δικτυωμάτων θα μπορούσε να απαιτηθεί μηχανική νανοκλίμακας, κάτι έξω από το φάσμα της σημερινής κατασκευής.

Η υπερλιπαντικότητα επινοήθηκε σε σχέση με τις ιδιότητες της υπεραγωγιμότητας και της υπερρευστότητας, αν και δεν έχει πραγματικές ομοιότητες με αυτές. Το Superlubricity και η μελέτη του είναι ένα σχετικά πρόσφατο πεδίο, που αναπτύχθηκε το 1991 αλλά δεν μελετήθηκε πολύ στο μεταξύ. Στην υπεραγωγιμότητα, ο ηλεκτρισμός ρέει χωρίς αντίσταση, και στην υπερρευστότητα, ένα ρευστό ρέει χωρίς αντίσταση (τριβή). Αν και τα υπερρευστά είναι χωρίς τριβή, παρόμοια με τα υπερλιπαντικά, ο υποκείμενος φυσικός μηχανισμός είναι θεμελιωδώς διαφορετικός.