Ученые разработали наноподшипники из графена

Открытие графеновых нано-свитков произошло случайно, сообщает N+1. Изначально планировалось получить состояние «суперсмазки», покрыв трущиеся поверхности «хлопьями» графена. Идея была в том, что между слоями графена существуют лишь очень слабые атомарные взаимодействия, поэтому трение на нано-масштабе должно было существенно уменьшиться.

Экспериментально удалось получить небольшие значения коэффициента сухого трения (0,04), но суперсмазку создать так и не вышло. Авторы добавили в покрытие маленькое количество наночастиц алмаза, и состояние системы изменилось: после небольшого числа циклов трения значение коэффициента снижалось до 0,004.

При проведении анализа поверхностей после эксперимента ученые обнаружили большое число графеновых «свитков», обернутых вокруг наночастиц алмаза. В последующих экспериментов эти наночастицы добавлялись в большем количестве, и ученые регулярно получали состояние суперсмазки на макромасштабах и для разных типов поверхности. Чтобы объяснить роль наночастиц алмаза ученые провели компьютерное моделирование методом молекулярной динамики и в результате также наблюдали образование графеновых свитков. Эти уникальные структуры играли роль роликовых подшипников между двумя трущимися поверхностями, сводя трение к минимуму.

Такой эффект наблюдался при проведении «сухого» эксперимента: при добавлении воды графен прилипал к поверхностям, свитки не образовывались, и трение оставалось значительным.