Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Κωνσταντίας αποκάλυψαν έναν ανατρεπτικό μηχανισμό ολισθαίνουσας τριβής που προκύπτει χωρίς καμία μηχανική επαφή.
Η μελέτη τους που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Materials» δείχνει ότι η τριβή δεν αυξάνεται απαραίτητα σταθερά με το φορτίο όπως ορίζει ο θεμελιώδης νόμος του Amontons αλλά μπορεί να παρουσιάσει μια απότομη κορύφωση λόγω εσωτερικών μαγνητικών αναδιατάξεων.
Για περισσότερους από τρεις αιώνες ο νόμος αυτός συνδέει την τριβή απευθείας με το φορτίο αντανακλώντας την καθημερινή εμπειρία ότι τα βαρύτερα αντικείμενα μετακινούνται πιο δύσκολα. Αυτή η συμπεριφορά αποδίδεται συνήθως σε μικροσκοπικές παραμορφώσεις των επιφανειών επαφής που αυξάνουν τα σημεία τριβής υπό πίεση. Ωστόσο οι επιστήμονες απέδειξαν ότι ο νόμος αυτός δεν ισχύει όταν η ολίσθηση προκαλεί ισχυρές εσωτερικές αναδιαμορφώσεις στη δομή ενός υλικού όπως συμβαίνει στα μαγνητικά συστήματα όπου η κίνηση τροποποιεί τη μαγνητική τάξη.
Το πείραμα της μαγνητικής τριβής χωρίς επαφή
Η ομάδα χρησιμοποίησε μια διάταξη ελεύθερα περιστρεφόμενων μαγνητικών στοιχείων που κινούνταν πάνω από ένα δεύτερο μαγνητικό στρώμα. Αν και τα δύο επίπεδα δεν έρχονταν ποτέ σε φυσική επαφή η μαγνητική τους σύζευξη δημιουργούσε μια μετρήσιμη δύναμη αντίστασης. Μεταβάλλοντας την απόσταση μεταξύ των στρωμάτων οι ερευνητές παρατήρησαν ότι σε μεγάλες και πολύ μικρές αποστάσεις η τριβή ήταν ασθενής ενώ σε ενδιάμεσες αποστάσεις η τριβή έφτανε στο μέγιστο σημείο της.
Αυτό συμβαίνει λόγω των συγκρουόμενων αλληλεπιδράσεων καθώς το πάνω στρώμα τείνει προς μια αντιπαράλληλη διάταξη ενώ το κάτω ευνοεί την παράλληλη. Αυτή η ασυμβατότητα αναγκάζει τους μαγνήτες να αλλάζουν προσανατολισμό με υστερητικό τρόπο καταναλώνοντας ενέργεια που μεταφράζεται σε τριβή.
Μελλοντικές εφαρμογές και καινοτομίες
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει το δρόμο για επαναστατικές τεχνολογίες όπως διεπαφές χωρίς φθορά όπου η τριβή θα μπορεί να ρυθμίζεται εξ αποστάσεως μέσω μαγνητισμού εξαλείφοντας τη μηχανική διάβρωση. Επίσης προσφέρει νέες προοπτικές στα νανο-συστήματα για την παράταση ζωής σε μικροσκοπικές συσκευές όπου η φθορά είναι ο κύριος εχθρός καθώς και στη δημιουργία προηγμένων αμορτισέρ με προσαρμοστικά συστήματα απόσβεσης κραδασμών.
Πρόκειται για μια νέα σύνδεση μεταξύ της τριβολογίας και του μαγνητισμού προσφέροντας έναν πρωτοποριακό τρόπο ελέγχου της κίνησης μέσω της συλλογικής δυναμικής των σπιν χωρίς την ανάγκη φυσικής επαφής των επιφανειών.