Mezinárodní tým vedený Skupinou pokročilých materiálů na katedře řídicí techniky Fakulty elektrotechnické (FEL) ČVUT v Praze (Mengzhou Liao, Paolo Nicolini, Victor Claerbout, Tomáš Polcar) využil unikátních vlastností tzv. dvojrozměrných materiálů a naměřil dosud nejnižší součinitel tření: jednu miliontinu. S tak nízkým třením by teoreticky bylo možné pouhou rukou posunout objekt vážící tisíc tun. Práce byla v lednu 2022 publikována v prestižním časopise Nature Materials.
Tření je hlavní příčinou ztráty energie a opotřebení všech mechanických zařízení. Z ekonomického hlediska mohou ztráty způsobené třením činit v průměru až 5 % HDP, kdy se 20 % celkové energie vyplýtvá na překonání tření. Ke snížení tření se standardně používají tekutá maziva, ta však nejsou pro všechny aplikace vhodná nebo ekonomicky výhodná. Mezinárodní tým vedený Skupinou pokročilých materiálů na katedře řídicí techniky FEL ČVUT se proto dlouhodobě zabývá hledáním tzv. superlubrikantů – pevných materiálů, jejichž součinitel tření se teoreticky blíží nule.
„Tření je disipace užitečné energie v energii ztrátovou (typicky teplo), které je navíc mnohdy spojené s poškozením materiálu a jeho otěrem. Tření, na rozdíl od mnoha fyzikálních jevů, důvěrně známe. Podvědomě ho odhadujeme, například když zvedáme skleničku, a dokážeme ho i ovlivňovat, třeba nasliněním prstu při otáčení stránek,“ vysvětluje profesor Tomáš Polcar, vedoucí Skupiny pokročilých materiálů. „Položili jsme si tedy otázku: Jaké je nejnižší možné tření? Můžeme připravit kombinaci materiálu, kde by tření bylo téměř nulové?“ Tým mezinárodních vědců z FEL ČVUT našel odpověď v tzv. dvourozměrných materiálech tvořených vrstvičkami sulfidu molybdeničitého, grafenu nebo nitridu boritého.
Mezinárodní tým vedený Skupinou pokročilých materiálů ve složení Mengzhou Liao, Paolo Nicolini, Victor Claerbout a Tomáš Polcar ve své poslední práci využil unikátních vlastností těchto dvojrozměrných materiálů a naměřil dosud nejnižší součinitel tření: jednu miliontinu. Díky simulacím v atomárním měřítku byli vědci z pražské techniky navíc schopni přesně stanovit, jaký podíl na výsledném tření má vliv hran dvourozměrných materiálů a jejich topologie.
Práce byla publikována v lednovém vydání časopisu Nature Materials a v doprovodném článku recenzentů byla oceněna elegance a chytrost použité experimentální metody. Jde přitom o vůbec první článek FEL ČVUT v časopise s impakt faktorem přes 40 a rovněž první článek v Nature Materials, kde má ČR prvního autora.
„Námi zvolená kombinace materiálů s velkým rozdílem mřížkové konstanty, což je například MoS2 vs. grafen, zaručuje nízké tření nezávislé na směru pohybu. To byla dosud hlavní překážka na cestě k superlubricitě,“ pokračuje Tomáš Polcar a dodává: „S tak nízkým třením bychom teoreticky dokázali rukou posunout objekt vážící tisíc tun.“
Nyní se autoři článku snaží o přenos 2D materiálů do praktických aplikací, jako jsou třeba lineární posuvy používané v robotice. Právě díky značné poptávce z průmyslu je podle recenzentů časopisu Nature výzkum superlubricity aktuálně velmi žhavým polem, kde se očekávají další průlomové objevy.
České vysoké učení technické v Praze - Fakulta elektrotechnická a NejBusiness.cz
31. ledna 2022
Opavský strojírenský výrobce OSTROJ rozšířil strategickou spolupráci s americkou společností Oshkosh...
Od srpna mají klienti Komerční banky, Monety a Air Bank možnost vkládat hotovost do téměř 800 sdílených...
Konica Minolta reaguje na stále rostoucí počty hackerských útoků a potřebu maximálního zabezpečení IT...
BILLA zahájila v červenci výstavbu své první celodřevěné ekologické prodejny v rámci střední a východní...
Brněnská skupina Authentica loni poprvé překročila půlmiliardový obrat, který meziročně vyrostl na celkem...
V České republice bylo v prvních pěti měsících vyrobeno 651 935 osobních vozidel. To je téměř o 10 % víc...
Přední evropská developerská společnost CTP vybudovala bez využití finanční dotace dosud nejrozsáhlejší...
Skanska představuje svůj doposud největší rezidenční projekt s názvem Habitat a spouští prodej první...
Společnost GARBE, specialista na logistické a průmyslové nemovitosti ve střední a východní Evropě,...
onami, prodejce nábytku dekorací a vybavení do domácnosti, se rozšiřuje na další trh, tentokrát do Itálie....