Scientists from the Faculty of Physics and Applied Informatics at the University of Lodz have published an article on friction in the journal Small. Their research on "bismuth islands" moving on the surface of graphite confirmed the existence of
罗兹大学物理与应用信息学院的科学家在《Small》杂志上发表了一篇关于摩擦的文章。他们对石墨表面移动的“铋岛”的研究证实了一种全新形式的所谓超润滑性的存在——两个固体之间的无摩擦接触。
这一发现可能会彻底改变我们未来设计纳米级机器甚至车辆的方式。通过了解这些过程，我们可以创建可以更有效地运行的设备，从而节省能源和资源。
Hab博士领导的科学家。罗兹大学副教授PawełKowalczyk发现了一种与摩擦消失有关的新现象——超润滑性。在铋和石墨这两种固体材料的接触处观察到了这种特殊现象。
铋有意沉积在石墨（与铅笔芯中的材料相同）的表面上，形成极其平坦的晶体，其厚度仅为2个原子宽。第一个惊喜是铋晶体在石墨烯表面上沿着直线移动。这是关于这一现象的首次报道，改变了我们对材料摩擦和粘附的看法，并为减摩开辟了未来的研发思路。
什么是超级润滑？超润滑性是固体材料之间的摩擦变得难以察觉的状态。在正常情况下，两个表面之间的摩擦使得它们难以相对于彼此移动，因为有力将两种材料中的原子结合在一起，就像通过微小的弹簧连接一样。
然而，在超润滑系统中，这些微小的弹簧非常弱，以至于两个物体可以毫无阻力地移动。多年来，这种现象已经相对众所周知，这也是许多商用润滑剂含有石墨的原因。石墨中的原子层结合较弱，很容易相互滑动。
到目前为止，超润滑性一直是各向同性的：摩擦力在所有方向上都是相等的。现在，随着这一新发现，一种新的超润滑形式已经实现，其中仅在一个方向上的摩擦为零，而在其他方向上具有常规摩擦。
你甚至可以在家里做这个实验。使用石墨基铅笔后，洗手前，将涂有石墨的手指揉在一起。你实际上可以感觉到极低的摩擦力，因为你的指尖可以很容易地移动，整个东西感觉非常“滑”。
它是如何工作的？本文中呈现的显微镜序列表明，沉积在石墨表面上的铋晶体根本不是静止的。虽然它们是固体，但它们的行为有点像热表面上的油滴，并且不断地从一个地方移动到另一个地方。
令人惊讶的是，由于其原子晶格的非常特殊的排列，它们的运动总是沿着直线进行的。这些直线让人联想到高速公路，因为它们能够使晶体沿一个方向快速集体运动，所以被称为纳米高速公路。
当测量晶体轨迹的统计分布时，事实证明，它可以用幂律来描述——也就是说，大多数铋晶体在表面上自发地沿着非常短的距离移动，例如10或20nm的非常短的长度；但相当数量的晶体也行进了高达1000nm的更大距离。有趣的是，这些纳米公路长度遵循一种称为“莱维飞行”的随机游走。这种在表面上统计移动的方式在固体材料的研究中极为罕见。
这种运动特别有趣，因为它发生在自然界的许多意想不到的领域，特别是在集体和智能系统中，比如寻找食物的动物。为了生存，觅食模式会得到优化，偶尔会进行较大的旅行距离，以避免在空旷地区寻找食物太久。这不仅发生在自然系统中，也发生在人类系统中：互联网和股市上的信息流也根据莱维的飞行统计数据表现。
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为什么它很重要？这一发现可能对纳米技术的未来产生重大影响。例如，通过了解这些岛是如何在石墨上移动的，科学家们可以开发出摩擦低得多的材料，这种材料在微观系统中比在大型物体中更常见。
此类材料可用于各种设备，从精密机械到车辆，由于摩擦更低，这些设备将更高效，磨损更少。反过来，这将使我们能够节省能源成本（移动物体所花费的能量不会转化为热量）和节省材料（需要更少的维修），这将对环境产生积极影响。如果可以完全消除社会上的摩擦，人类将节省近四分之一的碳排放。
未来，研究人员计划进行更多的研究，使他们能够更好地了解各种因素，如温度、岛的大小和石墨表面缺陷的类型，是如何影响这些岛的摩擦和运动的。他们也在寻找具有类似性能的其他材料。p