സെഫിർനെറ്റ് ലോഗോ

ഗ്രാഫൈൻ ഉപയോഗിച്ച് സൂപ്പർലൂബ്രിസിറ്റി നേടുന്നു

തീയതി:

ചിലപ്പോൾ, പരീക്ഷണ ഫലങ്ങൾ കൂടുതൽ പരീക്ഷണങ്ങൾക്കായി നിരവധി ചോദ്യങ്ങളും ആശയങ്ങളും പ്രചോദിപ്പിക്കുന്ന വലിയ ജിജ്ഞാസ ഉണർത്തുന്നു. 2004-ൽ, മാഞ്ചസ്റ്റർ സർവ്വകലാശാലയിൽ നിന്നുള്ള ഗീമും നോവോസെലോവും "സ്കോച്ച് ടേപ്പ് രീതി" ഉപയോഗിച്ച് ബൾക്ക് ഗ്രാഫൈറ്റിൽ നിന്ന് ഗ്രാഫീന്റെ ഒരു പാളി വേർതിരിച്ചെടുത്തു, അതിന് അവർക്ക് 2010 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. ഈ ഒരു പരീക്ഷണ ഫലം വ്യത്യസ്ത മേഖലകളിൽ പ്രചോദനത്തിന്റെ ഉറവിടമായി എണ്ണമറ്റ തവണ വർത്തിച്ചു. ഞങ്ങൾ ഇപ്പോൾ ഗ്രാഫീൻ ഗവേഷണത്തിൽ ശാഖിതമായ ഒരു നിരയുടെ നടുവിലാണ്, ഗ്രാഫീനും മറ്റ് ഉപരിതല വസ്തുക്കളും തമ്മിലുള്ള അൾട്രാ ലോ ഘർഷണമാണ് ശ്രദ്ധ നേടുന്ന ശാഖകളിലൊന്ന്.  

കഴിഞ്ഞ 15 വർഷമായി ഗ്രാഫീനെക്കുറിച്ച് വളരെയധികം ഗവേഷണങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്, അതിൽ ഭൂരിഭാഗവും മെക്കാനിക്കൽ അല്ലാത്ത മേഖലകളിൽ (ഉദാ. ഇലക്ട്രോൺ ഗതാഗത അളവുകൾ, താപ ചാലകത, സ്‌ട്രെയിൻ എഞ്ചിനീയറിംഗിലെ വ്യാജ കാന്തികക്ഷേത്രങ്ങൾ). എന്നിരുന്നാലും, സൂപ്പർ ലൂബ്രിസിറ്റി, ഒരു മെക്കാനിക്കൽ പ്രതിഭാസം, പല ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകളുടെയും ശ്രദ്ധാകേന്ദ്രമായി മാറിയിരിക്കുന്നു. മെക്കാനിക്കൽ അളവുകൾ ഗ്രാഫീന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തി ഏറ്റവും ശക്തമായ ഉരുക്കിന്റെ നൂറുകണക്കിന് മടങ്ങ് കാണിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു സൂപ്പർഹീറോ സ്യൂട്ടിന് ഏറ്റവും മികച്ച നിർമ്മാണ സാമഗ്രികളുടെ പട്ടികയിൽ അനിഷേധ്യമായി സ്ഥാപിക്കുന്നു. സൂപ്പർ ലൂബ്രിസിറ്റി ഗ്രാഫീന്റെ ഒരു ട്രൈബോളജിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടി ആണ്, ഇത് ഗ്രാഫീനിന്റെ ടെൻസൈൽ ശക്തി പോലെ തന്നെ ശ്രദ്ധേയമാണ്.

ഘർഷണ സ്രോതസ്സുകളും അത് കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള രീതികളും ഉൾപ്പെടെ ആപേക്ഷിക ചലന സമയത്ത് പരസ്പരം ഇടപെടുന്ന പ്രതലങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ് ട്രൈബോളജി. ഗ്രാഫൈറ്റ് (ഗ്രാഫീന്റെ പല പാളികൾ) കൊണ്ട് ഉപരിതലം പൂശുന്നത് രണ്ട് സ്ലൈഡിംഗ് പ്രതലങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഘർഷണം കുറയ്ക്കുമെന്ന് സമീപകാല കണ്ടെത്തലല്ല. നിലവിലെ ഗവേഷണം ഗ്രാഫീനിന്റെ ഒറ്റ അല്ലെങ്കിൽ പല പാളികളുമായുള്ള ഘർഷണം കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള കൃത്യമായ സംവിധാനങ്ങളും പ്രതലങ്ങളും പഠിക്കുന്നു. 

ൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഗവേഷണം പ്രകൃതി വസ്തുക്കൾ 2018 ലെ സ്ഥിരമായ ലോഡിനും വേഗതയ്ക്കും കീഴിലുള്ള ഉപരിതലങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ഘർഷണം അളക്കുന്നു. പരീക്ഷണത്തിൽ രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു; ഒന്ന് രണ്ട് ഗ്രാഫീൻ പ്രതലങ്ങൾ (ഹോമോജീനിയസ് ജംഗ്ഷൻ), മറ്റൊന്ന് ഗ്രാഫീൻ, ഷഡ്ഭുജ ബോറോൺ നൈട്രൈഡ് (വിജാതീയ ജംഗ്ഷൻ) എന്നിവ അടങ്ങിയതാണ്. ആറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്കോപ്പി (AFM) ഉപയോഗിച്ച് ഗവേഷണ സംഘം ഘർഷണം അളക്കുന്നു. ഷഡ്ഭുജാകൃതിയിലുള്ള ബോറോൺ നൈട്രൈഡ് (അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ഏകീകൃത ജംഗ്ഷനുള്ള ഗ്രാഫീൻ) AFM-ന്റെ ഘട്ടത്തിൽ ഗ്രാഫീൻ സ്ലൈഡുചെയ്യുമ്പോൾ ഉറപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ലോഡുകൾ സ്ഥിരമായി 20 N-ലും സ്ലൈഡിംഗ് വേഗത സ്ഥിരമായ 200 nm/s-ലും നിലനിർത്തുന്നു. ഉപരിതലത്തിന്റെ അന്തർലീനമായ ക്രിസ്റ്റലിൻ ലാറ്റിസ് ഘടനകൾ 30 ഡിഗ്രി ആപേക്ഷിക കോണിലായിരിക്കുമ്പോൾ ഏകതാനമായ ജംഗ്ഷനുകൾക്ക് അൾട്രാ ലോ ഘർഷണം നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഈ അൾട്രാ ലോ ഫ്രിക്ഷൻ അവസ്ഥ വളരെ അസ്ഥിരമാണ്, സ്ലൈഡിംഗിൽ, ഉപരിതലങ്ങൾ ലോക്ക്-ഇൻ ലാറ്റിസ് വിന്യാസത്തിലേക്ക് തിരിയുന്നു. രണ്ട് ഉപരിതലത്തിന്റെ സ്ഫടിക ലാറ്റിസ് ഘടനകൾ തമ്മിലുള്ള ആപേക്ഷിക കോണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ഘർഷണം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. സ്ലൈഡിംഗിൽ ലോക്ക്-ഇൻ ലാറ്റിസ് വിന്യാസം തിരിച്ചറിയുമ്പോൾ, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ (അൾട്രാ ലോ) ഘർഷണം 30 ഡിഗ്രി ആപേക്ഷിക കോണിൽ സംഭവിക്കുന്നു. ലാറ്റിസ് വിന്യാസത്തിന്റെ അവസ്ഥയിലായിരിക്കുമ്പോൾ, താരതമ്യേന വലിയ അളവിലുള്ള ഘർഷണം കാരണം പരീക്ഷണാത്മക സജ്ജീകരണത്തിൽ കത്രിക അസാദ്ധ്യമാണ്.

ക്രിസ്റ്റലിൻ ലാറ്റിസ് ഘടനകളുടെ ആപേക്ഷിക കോണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ഘർഷണം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ അനിസോട്രോപിക് ആണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, തടി പിളരാനുള്ള ബലം ബലം പ്രയോഗിക്കുന്ന ദിശയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ, തടി പിളരാനുള്ള ശക്തി ലംബമായി പ്രയോഗിക്കുന്നതിനേക്കാൾ അതിന്റെ ധാന്യങ്ങൾക്ക് സമാന്തരമായി ഒരു ആക്‌സ് ബ്ലേഡ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ മരം പിളരുന്നതിന് കുറച്ച് ശക്തി ആവശ്യമാണ്. . ഏകതാനമായ ജംഗ്ഷനുകളിൽ ഘർഷണ അനിസോട്രോപ്പി കൂടുതലാണ്, കാരണം ഒരു സ്റ്റക്ക്, പരമാവധി ഘർഷണ വിന്യാസത്തിലേക്ക് ഓറിയന്റുചെയ്യാനുള്ള പ്രവണത, ഹെറ്ററോജംഗ്ഷനുകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. വാസ്തവത്തിൽ, വൈവിധ്യമാർന്ന ജംഗ്ഷനുകൾക്ക് ഘർഷണ അനിസോട്രോപ്പി അനുഭവപ്പെടുന്നു, ഏകതാനമായ ജംഗ്ഷനുകളേക്കാൾ മൂന്ന് ഓർഡറുകൾ കുറവാണ്. ലാറ്റിസ് വെക്‌ടറുകൾക്കിടയിലുള്ള ആംഗിൾ ഏറ്റവും കുറവായിരിക്കുമ്പോൾ, ഒരു ലാറ്റിസ് തെറ്റായ ക്രമീകരണം കാരണം, വൈവിധ്യമാർന്ന ജംഗ്‌ഷനുകൾ വളരെ കുറച്ച് ഘർഷണ അനിസോട്രോപ്പി കാണിക്കുന്നു. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഗ്രാഫീനും എച്ച്ബിഎൻ ക്രിസ്റ്റലിൻ ലാറ്റിസ് ഘടനകളും ഒരിക്കലും സമാന്തരമല്ല, കാരണം മെറ്റീരിയലുകൾ വ്യത്യസ്തമാണ്, അതിനാൽ, ഏകതാനമായ ജംഗ്ഷനുകൾ പോലെ ലാറ്റിസ് വിന്യാസത്തിന്റെ ആഘാതം ഒരിക്കലും അനുഭവിക്കില്ല. അതിനാൽ, വൈവിധ്യമാർന്ന ജംഗ്‌ഷനുകൾ ഉയർന്ന ഘർഷണാവസ്ഥയിൽ ഒതുങ്ങുന്നില്ല, അത് ഏകതാനമായവയുടെ സവിശേഷതയാണ്, കൂടാതെ എല്ലാ ആപേക്ഷിക ക്രിസ്റ്റലിൻ ലാറ്റിസ് ഘടന കോണുകളിലും സ്ലൈഡുചെയ്യുമ്പോൾ വളരെ കുറഞ്ഞ ഘർഷണം അനുഭവപ്പെടുന്നു.

അനുമാനിക്കാം, പ്രയോഗക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, വളരെ വലിയ ലോഡുകളിലേക്ക് ഉയർത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. ഘർഷണം നാടകീയമായി കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു വലിയ തോതിലുള്ള ചെലവ് കുറഞ്ഞ രീതി, ധാരാളം വ്യവസായങ്ങളിൽ വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുമെന്നതിൽ സംശയമില്ല. സൂപ്പർ ലൂബ്രിസിറ്റിക്ക് മാത്രമല്ല, ആപ്ലിക്കേഷന്റെ എല്ലാ മേഖലകളിലും ഗ്രാഫീനിന്റെ സാധ്യതയുള്ള ആഘാതം തിരിച്ചറിയുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് ചെലവ് കാര്യക്ഷമത. വലിയ അളവിലുള്ള താങ്ങാനാവുന്ന ഗ്രാഫീനിലേക്കുള്ള പ്രവേശനം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, കഴിഞ്ഞ രണ്ട് പതിറ്റാണ്ടുകളായി മെറ്റീരിയൽ ഗവേഷണത്തിന്റെ മുൻനിരയിൽ ഗ്രാഫീനും ഗ്രാഫീനും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള വസ്തുക്കളെ പ്രതിഷ്ഠിച്ച അസാധാരണ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ചൂഷണം ചെയ്യുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ വർദ്ധിക്കും.

ഉറവിടം: https://quantumfrontiers.com/2020/03/24/achieving-superlubricity-with-graphene/

സ്പോട്ട്_ഐഎംജി

ഏറ്റവും പുതിയ ഇന്റലിജൻസ്

സ്പോട്ട്_ഐഎംജി