Lubrificar com eletricidade? Funciona, é durável e reduz muito o desgaste

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/07/2025

Ajuste da força de atrito e redução do desgaste por meio da aplicação de corrente elétrica alternada.
[Imagem: Aisheng Song et al. - 10.1038/s41467-025-59989-4]

Redução do atrito com eletricidade

Você deve conhecer algumas maneiras clássicas de lubrificar máquinas: Óleo, graxa ou lubrificantes sólidos, como o grafite, são ótimos para reduzir o atrito e, desta forma, diminuir o desgaste das peças, aumentando a vida útil da máquina.

Mas que tal reduzir a fricção entre duas superfícies metálicas usando uma corrente elétrica?

Aisheng Song e colegas da Universidade Tsinghua, na China, descobriram que uma corrente alternada, como a que é fornecida pelas tomadas em nossas casas, permite reduzir o atrito e o desgaste induzindo uma redistribuição dinâmica da densidade eletrônica através do material.

A equipe descobriu que a aplicação de uma corrente alternada em frequências específicas reduz a força de atrito entre a ponta metálica de um microscópio eletrônico de varredura e um material bidimensional em aproximadamente 75%.

Ainda serão necessários maiores estudos para usar essa técnica em motores de carros ou máquinas industriais, mas ela já está prontamente disponível para o reino das tecnologias em escala micro e nano, incluindo robôs e equipamentos miniaturizados, como os sistemas microeletromecânicos (MEMS) e nanoeletromecânicos (NEMS).

"Este mecanismo de redução do atrito ativado eletricamente é aplicável a diversas interfaces de materiais 2D condutores, fornecendo ainda uma estrutura teórica para compreender e prever as contribuições eletrônicas para a modulação do atrito. Ela pode oferecer uma nova solução para um dos principais desafios que têm dificultado a aplicação prática dos MEMS/NEMS por décadas: O desgaste severo sob alta carga mecânica," disse o professor Tian-Bao Ma, coordenador da equipe.

A redução do atrito tem relação com a rugosidade da superfície, algo que os especialistas em tribologia chamam de "efeito tábua de lavar", uma referência à superfície corrugada dos tanques, que se usa para esfregar roupas.
[Imagem: Aisheng Song et al. - 10.1038/s41467-025-59989-4]

Lubrificação elétrica

Ao contrário da redução do atrito induzida por vibração mecânica, a frequência da corrente alternada ideal para minimizar o atrito não corresponde à frequência de ressonância do sistema, mas sim à frequência das ondulações da superfície. Além disso, a força eletrostática gerada pela corrente alternada, a ordem de 1 nanonewton (nN), é substancialmente menor que a carga normal aplicada (aproximadamente 840 nN), sugerindo um mecanismo fundamental distinto para a redução do atrito.

Cálculos de primeiros princípios feitos pela equipe indicam que o mecanismo chave para a eletrolubrificação é a redistribuição dinâmica da densidade eletrônica induzida pela corrente alternada. E isso é fundamentalmente diferente dos métodos de vibração mecânica ou ativação térmica.

O baixo nível de atrito induzido eletricamente manteve-se por quase 20 horas (70.000 segundos) sob uma pressão de contato de 9,1 GPa (gigapascal) e uma densidade de corrente de 100 GA/m² (gigaampere por metro quadrado), sem desgaste observável.

Os pesquisadores confirmaram os resultados em diferentes interfaces metálicas, incluindo grafeno depositado sobre um substrato de níquel, irídio depositado sobre grafeno e cobre, e irídio e ouro depositados sobre nitreto de boro hexagonal (h-BN).

"Este trabalho propõe um método viável e robusto para reduzir o atrito e o desgaste em dispositivos nanomecânicos e avança a compreensão e a previsão da contribuição eletrônica no ajuste do atrito," concluiu a equipe.

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