В лабораториях международной исследовательской группы удалось зафиксировать уникальное физическое состояние, при котором сила трения между поверхностями теряет связь со скоростью их перемещения. Об этом открытии информирует издание «Наука Mail».
В ходе проведенных экспериментов ученые использовали монокристаллы слюды, подвергая их термической обработке до достижения температуры в 200 градусов Цельсия. Согласно классическому закону Амонтона — Кулона, сила трения между сухими поверхностями теоретически не должна зависеть от темпа их движения. Однако в реальных физических процессах большинство материалов демонстрируют изменение коэффициента трения при смене скорости скольжения.
Исследователи анализировали динамику кинетического трения слюдяных монокристаллов в температурном диапазоне от комнатной до 200 градусов. Установлено, что при достижении второго температурного порога сила трения перестает реагировать на изменение скорости скольжения. Причину данного феномена удалось выявить с помощью электронного микроскопа.
Выяснилось, что при низких температурах кристаллическая рекреация слюды содержит волнообразные дефекты, называемые рипплокциями. В процессе нагрева эти структуры исчезают, что и приводит к стабилизации коэффициента трения независимо от скорости движения поверхностей.
Важно понимать, что закон Амонтона — Кулона представляет собой не фундаментальный закон мироздания, а эмпирическое правило, основанное на наблюдениях за сухим трением. Данный принцип описывает идеализированную модель, игнорирующую микроскопическую архитектуру материалов. В действительности на силу трения влияют изменения состояния микроконтактов, разрыв и формирование межповерхностных связей, а также перемещение дефектов в кристаллической решетке.
«Исследование впервые показало, что дефекты в кристаллах участвуют в сложных процессах трения», — подчеркивают авторы научной работы.
Полученные данные могут лечь в основу создания инновационных смазочных составов. Смазки, обладающие стабильными свойствами при различных скоростях, способны значительно снизить износ технических узлов и уменьшить энергопотребление. В дальнейшем ученые намерены протестировать этот эффект на иных слоистых материалах и детально изучить взаимосвязь между дефектами кристаллов и силой трения. Конечной задачей проекта является создание энергосберегающих смазок, чьи характеристики остаются неизменными при любом темпе движения.
Параллельно с успехами в материаловедении, 1 сентября агентство Reuters сообщило о значимом достижении в области поиска темной материи. В ходе эксперимента, проводимого в Южной Дакоте на глубине около 1,6 километра, физики зафиксировали взаимодействие, которое может быть следствием участия гипотетической частицы, претендующей на роль одного из компонентов темной материи. Темная материя является невидимой формой вещества, которую невозможно зафиксировать стандартными приборами из-за отсутствия светового излучения или отражения, однако она проявляет гравитационное влияние на масштабах галактик.
В контексте изучения космоса, 30 августа NASA вывела на орбиту телескоп «Роман». Этот инструмент предназначен для детального исследования темной материи, картографирования миллиардов галактик, поиска экзопланет и изучения черных дыр, что обеспечит научное сообщество колоссальными массивами данных для анализа.
