(Phys.org) —De wrijvingskenmerken van oppervlakken met nanotextuur kunnen niet volledig worden beschreven door het raamwerk van de wrijvingswetten van Amontons, volgens nieuw onderzoek van de Universiteit van Bristol, gepubliceerd in ACS Nano .

Nanogestructureerde oppervlakken worden steeds vaker gebruikt in moderne geminiaturiseerde apparaten, waar oppervlaktekenmerken van nanogrootte met goed gedefinieerde geometrie en afmetingen zijn opgenomen voor op maat gemaakte functionaliteit en eigenschappen. Het is dus van cruciaal belang om de wrijvingseigenschappen van dergelijke nanogestructureerde oppervlakken te begrijpen.

Om wrijvingsgegevens te beoordelen die zijn verkregen op nanogestructureerde oppervlakken, wetenschappers hebben tot nu toe hun toevlucht genomen tot de wrijvingswetten beschreven door de Franse natuurkundige Guillaume Amontons in 1699 – met name het concept van wrijvingscoëfficiënt (dat wil zeggen, de verhouding tussen wrijving en uitgeoefende belasting) ontworpen voor het interpreteren van het fenomenologische macroscopische wrijvingsgedrag van wrijvende oppervlakken.

Van vioolspel tot aardbevingen, stick-slip wrijvingsgedrag is wijdverbreid in macroscopische verschijnselen. Met behulp van een nano-sized AFM (atomic force microscope) tip om over een nanodomed oppervlak te scannen, de Bristol-onderzoekers onthulden aanhoudende stick-slip wrijvingsinstabiliteiten onder alle bestudeerde snelheids- en belastingsregimes. Er werd een lineaire afhankelijkheid gevonden tussen de amplitude sf van deze wrijvingsoscillaties en de uitgeoefende belasting, wat leidt tot de definitie van de helling als de stick-slip amplitudecoëfficiënt (SSAC).

De wetenschappers stellen dus voor dat de wrijvingskenmerken van oppervlakken met nanotextuur niet volledig kunnen worden beschreven door het raamwerk van de wrijvingswetten van Amontons, en dat aanvullende parameters (bijvoorbeeld sf en SSAC) nodig zijn wanneer hun wrijving, smering en slijtage-eigenschappen zijn belangrijke overwegingen in gerelateerde nanodevices.