Scheikundigen en natuurkundigen van de Universiteit van Amsterdam werpen licht op een cruciaal aspect van wrijving:hoe dingen beginnen te schuiven. Met behulp van fluorescentiemicroscopie en speciale fluorescerende moleculen kunnen ze bepalen hoe en wanneer de wrijving bij het contact tussen twee objecten wordt overwonnen en glijden begint op te treden. Ze rapporteren over de details van deze belangrijke overgang van statische naar dynamische wrijving in The Journal of Physical Chemistry Letters .

Wrijving is verantwoordelijk voor naar schatting 25% van het wereldwijde energieverbruik. Een van de belangrijkste vragen voor de stabiliteit van veel systemen is hoe en wanneer objecten ten opzichte van elkaar beginnen te schuiven - denk aan aardbevingen of je voet op de grond. Wanneer twee objecten elkaar raken, wordt het contactgebied gevormd door de vele microscopisch kleine uitsteeksels van de twee interfaces die elkaar raken en in elkaar grijpen. Toepassing van een schuifkracht zorgt ervoor dat de objecten langs elkaar schuiven, waardoor deze eerste contacten worden verbroken.

Een bol over een glazen oppervlak slepen

Aan de Universiteit van Amsterdam werken de groepen van prof.dr. Daniel Bonn (Institute of Physics) en prof. Fred Brouwer (Van 't Hoff Institute of Molecular Sciences) voortdurend samen om het proces van wrijving tot op microscopisch niveau van ruwheid te onderzoeken . In het artikel dat zojuist is gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry Letters ze doen verslag van experimenten waarbij een bol over een glazen oppervlak wordt gesleept.

Het glasoppervlak is versierd met een speciaal type moleculen (fluorogene mechanoforen) die licht beginnen uit te stralen (fluorescentie) wanneer ze onder de spanning van de schuifkracht staan. Op het moment dat deze kracht verdwijnt, keren de moleculen terug naar hun stabiele, niet-fluorescerende vorm.

Hierdoor kunnen wetenschappers de microscopische schuifkracht direct visualiseren en kwantificeren tot op het microscopische ruwheidsniveau, en vaststellen hoe deze evolueert tijdens de overgang van de statische naar de bewegende toestand. De onderzoekers vinden onder meer dat vlak voordat het glijden plaatsvindt, een slipgolf zich voortplant van de rand naar het midden van het macroscopische contactgebied. Dit zorgt voor een kwantitatief en microscopisch lokaal begrip van hoe oppervlakken beginnen te schuiven.

Glad als het nat is:hoe werkt smering?