Non c'è quasi nessuna usura o perdita di potenza grazie alla lubrificazione superiore

È più facile spostare una scatola da trasloco leggera sul pavimento che spostare una scatola pesante. Più è pesante, maggiore è l'attrito. Ma questo non vale se tra la scatola mobile e il pavimento non c'è quasi alcun attrito. La scatola per traslochi pesante scorrerà quindi con la stessa libertà della scatola leggera.

Il fenomeno in cui l'attrito tra due superfici scompare quasi completamente si chiama superlubrificazione. Un gruppo di ricerca internazionale ha ora identificato come e perché la superlubrificazione ha proprietà controintuitive, ad esempio che il peso non ha importanza. I loro risultati sono usciti la settimana scorsa In Lettere di revisione fisica.

Si stima che l’attrito sia responsabile di circa un quarto della perdita di energia a livello mondiale, poiché richiede energia aggiuntiva e provoca usura. Una lubrificazione superiore può ridurre il carico.

Una lubrificazione superiore avviene su superfici molto piatte, fino alla dimensione degli atomi. L'attrito si verifica a causa del contatto tra gli atomi di due superfici. Anche i materiali più piatti sembrano montagne o colline in miniatura su scala atomica. Quando due superfici si toccano, i picchi di una possono cadere nelle valli dell'altra. Se fossero perfettamente compatibili, ci vorrebbe un grande sforzo per spostare tutti quei vertici sui vertici dell'altra superficie.

Ma se si ruotano le stesse superfici l'una rispetto all'altra, i picchi e le valli non corrispondono e scivolano uno accanto all'altro più facilmente. “Si può paragonare a due assi per lavare vecchio stile”, dice il fisico Joost Frenken, che non è stato coinvolto nella ricerca. “Se i bordi dell'uno si adattano perfettamente ai bordi dell'altro, sono sicuri. Se li capovolgi, scivolano semplicemente uno sull'altro. Con una lubrificazione superiore, scorre così bene che non c'è quasi nessun attrito.”

Scaglie di grafite

Circa vent'anni fa, Frenken, ora preside dell'Università di Groningen, dimostrò per primo questo fenomeno di superlubrificazione utilizzando superfici di grafite, costituite da strati piatti di atomi di carbonio. Frenken: “Questo spiega perché le scaglie di grafite, utilizzate da decenni come lubrificante per serrature e cerniere, funzionano così bene.”

Frenken e il suo team hanno anche scoperto in precedenza che la temperatura riduce ulteriormente l’attrito: “Gli atomi vibrano a causa del calore, il che rende più facile per loro scontrarsi con le colline”, spiega.

Una nuova ricerca mostra che può valere anche il contrario. Se si spostano rapidamente le superfici una sopra l'altra, l'attrito aumenta effettivamente all'aumentare della temperatura. I ricercatori spiegano che ciò è dovuto al fatto che il calore crea piccole curve nelle superfici piane. A velocità più elevate, queste curve causano più attrito.

Descrivono anche perché l'attrito non aumenta all'aumentare del peso. Nell'attrito “normale”, le superfici atomiche sono caotiche. Se li premi insieme con più forza e con più peso, il contatto tra loro – e quindi l'attrito – aumenta. Grazie alla lubrificazione superiore, il contatto superficiale è veramente perfetto e non aumenta con il peso.

“Grazie a questa e ad altre ricerche, comprendiamo sempre più come funziona la superlubrificazione”, afferma Frenken. “Ciò significa che possiamo usarlo per più applicazioni.”

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