Un novo descobrimento no controle do atrito com possíveis aplicações em dispositivos micro e nanoscópicos
Uma equipe liderada pela professora Rosa Espinosa-Marzal da Universidade de Illinois Urbana-Champaign realizou uma descoberta revolucionária no campo do controle do atrito. Através de sua pesquisa, eles demonstraram a capacidade de ajustar dinamicamente o atrito em uma superfície de grafeno usando campos elétricos externos. Esse achado abre novas oportunidades para controlar o atrito em dispositivos micro e nanoscópicos, o que poderia reduzir o consumo de energia e melhorar o desempenho de diversos sistemas.

O atrito desempenha um papel crucial tanto em sistemas naturais como em sistemas projetados, afetando os contatos deslizantes, o desgaste dos materiais e o fluxo de fluidos sobre as superfícies. Tradicionalmente, o atrito tem sido controlado por meio de meios passivos, como a seleção de materiais e a rugosidade da superfície. No entanto, há um interesse crescente em explorar sistemas onde o atrito possa ser ajustado de maneira dinâmica em tempo real.

Uma abordagem promissora para alcançar o controle dinâmico do atrito é através do uso de campos elétricos externos. Esses campos podem modificar as propriedades dos lubrificantes, as superfícies dos materiais e suas interações. Os pesquisadores destacam o potencial dos materiais bidimensionais, especificamente o grafeno, nesse campo devido à sua resistência mecânica, estabilidade química e estabilidade térmica.

O grafeno, uma forma bidimensional de carbono, é conhecido por suas propriedades excepcionais e muitas vezes é chamado de “material maravilha”. Superfícies revestidas com grafeno geralmente apresentam um atrito muito baixo. No entanto, a equipe de pesquisa demonstrou que, com a aplicação de um campo elétrico, é possível “ativar” o atrito nas superfícies revestidas com grafeno, criando um estado de maior atrito. Esse estado pode ser controlado e retomado a um estado de menor atrito sem a necessidade de grandes viéses elétricos.

As implicações dessa descoberta são significativas. Ela tem o potencial de reduzir o consumo de energia em sistemas eletromecânicos micro e nanoscópicos, ao mesmo tempo em que permite o controle dinâmico do atrito. Ao mitigar o desgaste e a corrosão associados à aplicação de viéses elétricos diretos, esse avanço oferece novas possibilidades para o controle de superfícies e otimização de sistemas.

Essa pesquisa abre emocionantes possibilidades para o futuro do controle do atrito. A capacidade de ajustar dinamicamente o atrito in situ poderia revolucionar diversas indústrias, desde a fabricação até o transporte. Com maior desenvolvimento e aprimoramento, essa tecnologia poderia levar a sistemas mais eficientes e duradouros, beneficiando tanto nossa vida cotidiana quanto o meio ambiente.

Fonte: Universidade de Illinois Grainger College of Engineering (DOI: 10.1038/s41467-023-41375-7)