Изучены законы трения, действующие для наноматериалов

Источник: computerra.ru

Как известно, трение необходимо учитывать при расчете любых технологических процессов, включающих взаимодействие подвижных деталей. При этом наноматериалы, отношение площади поверхности к объему у которых очень велико, в наибольшей степени подвержены влиянию сил трения.

Все созданные ранее теории «нанотрения» основывались на предположении о том, что поверхности микроскопических размеров можно считать гладкими; на самом же деле — и это подтверждают результаты экспериментов — взаимодействующие элементы напоминают скорее горные хребты, вершины которых представлены атомами или молекулами. Первую соответствующую опытным данным компьютерную модель процесса трения, применимую на атомарном уровне, удалось продемонстрировать исследователям из Висконсинского университета в Мэдисоне.

Программа, написанная американскими специалистами, представляет вещество как набор отдельных атомов, траектория перемещения каждого их которых тщательно просчитывается. «Мы первыми смоделировали процесс трения в масштабах, аналогичных экспериментальным, сохранив при этом высочайшее разрешение и реалистичный характер взаимодействия частиц», — с гордостью сообщает адъюнкт-профессор Изабелла Слуфарска, возглавившая исследовательскую группу. Анализ результатов моделирования позволил ученым сформулировать несколько простых закономерностей, которым подчиняется «нанотрение». Как выяснилось, при контакте наноматериалы взаимодействуют друг с другом подобно большим объектам. При этом сила трения оказывается пропорциональной количеству вовлеченных в процесс атомов.

Компьютерная модель, как надеются исследователи, сослужит хорошую службу и их коллегам, занимающимся изучением процесса трения в макромире. «Никому еще не удавалось разработать материал, который обладал бы определенными, заранее заданными фрикционными характеристиками; мы вынуждены измерять множество видов коэффициентов трения для разных веществ, поскольку не можем точно определить, как связать их со свойствами материала, — поясняет г-жа Слуфарска. — Вопрос о природе трения остается открытым».