Μία ακόμη δημοσίευση του εργαστηρίου Νανοτεχολογίας του Τμήματος (η 3η) δημοσιεύτηκε στο Nature (Comms). Το θέμα είναι η υπερ-ολισθηρότητα, ζήτημα εξαιρερικά σημαντικό για τους μηχανικούς.
Tunable macroscale structural superlubricity in two-layer graphene via strain engineering
Υπερ-ολισθηρότητα (superlubricity) είναι η κατάσταση της ύλης όπου η τριβή είναι εξαιρετικά μικρή. Ο γραφίτης, είναι ένα υλικό γνωστό για την ολισθηρότητά του, η οποία έχει την προέλευσή της στην πολυστρωματική δομή του. Ένα μακροχρόνιο εμπόδιο για την πρακτική εφαρμογή του γραφίτη για μείωση της τριβής, είναι ότι η ολισθηρότητα παύει να εκδηλώνεται όταν οι κάθετες διαστάσεις του ξεπερνούν κάποια μικρόμετρα (~10 μm). Αυτό είναι αποτέλεσμα των μεγάλων ισομετρικών επιφανειών που υπάρχουν σε μεγάλα δείγματα και οι οποίες επιφέρουν αποτελεσματική διεπιφανειακή μηχανική σύνδεση η οποία αποτρέπει την εύκολη ολίσθηση ανάμεσα στα μονο-στρωματικά γραφένια. Στην εργασία μας η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications (https://www.nature.com/articles/s41467-020-15446-y), δείχνουμε πειραματικά ότι οι παραπάνω περιορισμοί μπορούν να ξεπερασθούν μέσω μηχανικoύ χειρισμού των γραφενίων. Χρησιμοποιώντας σύστημα δύο στρώσεων γραφενίου που βρίσκονται σε μη-ισομετρική σύνδεση και με την επιβολή μικρής εφελκυστικής παραμόρφωσης, μετρήθηκε πειραματικά σε δείγμα με διαστάσεις κάποιων χιλιοστών ότι το ένα γραφένιο πρακτικά ολισθαίνει με πολύ μικρή αντίσταση ως προς το υποκείμενο γραφένιο. Τα αποτελέσματα της εργασίας έχουν σημαντικές επιπτώσεις καθώς θα βρουν πρακτική εφαρμογή, όπως για παράδειγμα στη ξηρή ολισθηρότητα μηχανικών οδηγών εξαρτημάτων όπως μικρο/νανο ηλεκτρομηχανικά συστήματα (MEMS/NEMS), ηλεκτρικούς διακόπτες, αεροδιαστημικές ενεργειακές εφαρογές και ανεμογεννήτριες για τη μείωση της τριβής και της απώλειας μηχανικής ενέργειας στις διεπιφάνειες των εξαρτημάτων τους, καθώς και για την επέκταση του χρόνου ζωής των εφαρμογών αυτών.