В Аргоннской национальной лаборатории создана смазка (а точнее «суперсмазка») из графеновых «хлопьев», которые ученым удалось свернуть в виде свитков микроскопических размеров. В ходе экспериментов исследователи получили чрезвычайно малое значение коэффициента сухого трения между двумя макроскопическими поверхностями: не более 0.004.
По словам авторов разработки, графеновые нано-свитки были ими созданы чисто случайно. Первоначально исследователи пытались получить состояние «суперсмазки», покрывая трущиеся поверхности слоем «хлопьев» из графена. Их идея основывалась на предположении, что, так как между слоями графена имеются лишь очень незначительные атомарные взаимодействия, то трение поверхностей, покрытых таким «хлопьями», также будет незначительным.
И действительно, в эксперименте был получен небольшой коэффициент сухого трения, равный 0.04, но эффекта «суперсмазки» достичь не удалось. Однако когда ученые добавили к «хлопьям» небольшое количество алмазных наночастиц, то заметили, что состояние системы изменилось: уже после нескольких циклов трения коэффициент снизился до 0.004.
После эксперимента был проведен анализ трущихся поверхностей, в результате которого было обнаружено большое количество графеновых «свитков», представлявших собой слои графена, обернутые вокруг алмазных наночастиц. В дальнейшем исследователи добавляли эти наночастицы в большем количестве, но, даже используя разные типы трущихся поверхностей, они регулярно получали эффект «суперсмазки».
Для объяснения роли алмазных наночастиц ученые выполнили компьютерное моделирование происходящих физических процессов и также наблюдали процесс образования графеновых свитков, которые, по всей видимости, играют роль роликовых подшипников при скольжении поверхностей.
Интересно, что эффект «суперсмазки» наблюдался только при трении сухих материалов: как только в графен добавлялась вода, он прилипал к поверхностям без образования свитков, и трение не уменьшалось.
Авторы отмечают, что их метод имеет одно очень существенное преимущество: он может использоваться в макросистемах. До этого уже были опубликованы работы, в которых пытались получить эффект «суперсмазки», но лишь в специфичных условиях — на атомарно гладких поверхностях. У нового же метода требования к поверхностям значительно менее строгие, поэтому ученые надеются, что созданная ими суперсмазка может найти применение и за стенами лабораторий.
