Materiais Avançados

Atrito negativo surpreende cientistas

Grafite apresenta atrito negativo em nanoescala
Os experimento mostrou um "coeficiente negativo de fricção", algo que nunca havia sido observado antes. [Imagem: Deng et al./Nature Materials]

Força e atrito

Se você escrever com menos força, ficará mais fácil deslizar o lápis sobre o papel.

Isso ocorre porque o atrito do grafite com o papel diminuirá.

Em nanoescala, contudo, um nanolápis vai exigir mais força para deslizá-lo sobre uma superfície à medida que a pressão sobre ele diminui.

Esse resultado absolutamente anômalo foi registrado por cientistas do Instituto Nacional de Padronização e Tecnologia dos Estados Unidos (NIST).

Atrito negativo

Tecnicamente, o resultado mostra um "coeficiente negativo de fricção", algo que nunca havia sido observado antes.

Zhao Deng estava pesquisando amostras de grafite usando a ponta de um microscópio de força atômica.

Ele estava medindo a fricção ao longo das amostras à medida que tornava o grafite mais pegajoso, adicionando átomos de oxigênio à sua camada mais externa - o grafite é um material lamelar, formado por inúmeras folhas de grafeno superpostas.

O que Deng descobriu é que, quando a força de adesão entre a camada superior do grafite e a ponta do microscópio se torna maior do que a atração dessa primeira camada sobre a camada logo abaixo dela, gera-se um diferencial negativo de atrito.

Vencendo o atrito

Análises posteriores mostraram que a ponta do microscópio puxa uma pequena região do grafeno para fora do grafite como um todo, formando uma espécie de "bolha".

E empurrar essa deformação sobre a superfície exige mais força do que fazer o mesmo sobre uma superfície lisa.

Quando a pressão da ponta aumenta, ela empurra a bolha de volta para o grafite, e o atrito diminui.

A descoberta é importante para a fabricação de novos materiais em nanoescala, além de aparelhos mecânicos, como os MEMS, NEMS micro e nano robôs e as nanomáquinas, para os quais vencer o atrito é um desafio crucial.

Bibliografia:

Adhesion-dependent negative friction coefficient on chemically modified graphite at the nanoscale
Zhao Deng, Alex Smolyanitsky, Qunyang Li, Xi-Qiao Feng, Rachel J. Cannara
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3452




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