مشاهده خواص ابرروان‌سازی در شرایط محیطی

ابرروان‌کنندگی گاهی به‌صورت ساده به اصطکاک بسیار پایین اطلاق می‌شود اما در
حقیقت زمانی که اصطکاک میان دو سطح کاملا از بین برود ابرروان‌کنندگی پدیده
آمده است. این پدیده در اوایل دهه ۱۹۹۰ توسط موتوهیسا هیرانو و سپس در شرکت
نیپون تلگراف و تلفن مطرح شد که در واقع مبتنی بر آرایش و چیدمانی از اتم‌ها در
سطح مواد است. برای مثال در گرافیت اتم‌های سطح دارای چیدمانی شش ضلعی شبیه
جعبه تخم مرغ هستند. در یک جهت‌گیری ویژه، دو سطح از گرافیت می‌توانند چنان
قرار گیرند که برآمدگی‌های روی سطح دیگر به‌گونه‌ای حرکت کند که این لغزش بدون
ممانعتی انجام گرفته و اصطکاک به سمت صفر متمایل شود.

در ابتدا چنین تصور می‌شد که این پدیده در مقیاس نانو و اغلب در شرایط خلاء
بالا انجام می‌شود اما اخیرا کوانشو زانگ و همکارانش در دانشگاه سینگوا
دریافتند که این پدیده در مقیاس میکروسکوپی و در شرایط محیطی نیز قابل روئیت
است. هیرانو می‌گوید این یک پیشرفت بزرگ برای ابرروان‌سازی در مقیاس نانو است.
با این نتایج می‌توان از ابرروان‌سازی در مهندسی مکانیک استفاده کرد تا مصرف
انرژی کاهش یابد.

این گروه تحقیقاتی در آزمایشات خود از گرافیت پیرولیتیک استفاده کردند، که یک
نوع گرافیت تولید شده در دمای بالا محسوب می‌شود، در این گرافیت صفحات بلوری
دارای جهت‌گیری مشخصی هستند. پژوهشگران با استفاده از لیتوگرافی، ستون‌هایی
مربعی شکل ایجاد کردند که دارای پهنای ۲۰ میکرومتری و ارتفاع ۴۰۰ نانومتری است.
آنها این ساختارها را به یک میکروسکوپ الکترونی روبشی یا میکروسکوپ نوری منتقل
کردند تا آنها را روی هم بسایند. این کار باید در جهت‌های مختلف انجام شود.
نتایج کار این گروه نشان داد که دولایه دارای خواص ابرروان‌سازی است. زانگ
می‌گوید این یافته بسیار مهم است زیرا روان‌سازی در شرایط بسیار ساده و با
قابلیت تکرارپذیری انجام شده است.

به نظر می‌رسد متخصصان دیگر در این حوزه نیز با او هم عقیده هستند. مایک اورباخ
می‌گوید من فکر می‌کنم این کار بسیار جالبی است که می‌تواند منجر به
پیشرفت‌هایی در حوزه ابرروان‌سازی شود. این کار ممکن است مسیرهای تازه‌ای برای
تولید روان‌سازی‌های گرافیتی با خواص بهبود یافته باز کند.

نتایج این تحقیق در نشریه Physical Review Letters به چاپ رسیده است.