طراحی نرم افزاری برای محاسبه مقدار اصطکاک گرافن

[h=1]طراحی نرم افزاری برای محاسبه مقدار اصطکاک گرافن [/h] ۲۵ بهمن ماه ۱۳۹۰

​

یکی از محققان مرکز ملی استاندارد و فناوری آمریکا موفق به طراحی نرم افزاری برای محاسبه مقدار اصطکاک مواد بر روی سطح گرافن شد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، همان طور که گرم شدن آسفالت خیابان توسط گرمای خورشید، باعث کاهش سرعت حرکت خودروها می شود، حرکت اجسام در سطح گرافن نیز با کندی انجام می شود. یکی از محققان مرکز ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) می گوید: اگر گرافن را روی یک سطح تثبیت کنیم، راحت تر می توان روی آن حرکت کرد. این محقق، نرم افزاری را برای محاسبه مقدار اصطکاک مواد طراحی کرده است.

«الکس اسمولیانیتسکی» از محققان دوره پسادکترا در مرکز «NIST» می گوید: من گمان نمی کردم که کسی انتظار داشته باشد گرافن همانند یک سطح سه بعدی عمل کند، اما نتایج شبیه سازی ما برای اولین بار تفاوت ها را در مقیاس اتمی نشان می دهد.

«الکس اسمولیانیتسکی»، نویسنده برنامه کامپیوتری برای مدل سازی این پروژه بوده و همچنین مقاله ای در این باره به رشته تحریر درآورده است. او می افزاید: اگر مردم بخواهند از گرافن به عنوان یک روانساز استفاده کنند یا حتی به عنوان بخشی از یک الکترود انعطاف پذیر آن را به کار گیرند، نتایج این تحقیق برای آن ها مهم خواهد بود.



از آن جایی که گرافن را می توان تا کرد، روی هم گذاشت و به صورت لوله ای شکل درآورد، این ماده دارای خواص الکترونیکی و نوری ویژه ای است. از این ماده می توان در حوزه های مختلف از مدارات الکترونیکی گرفته تا پیل های خورشیدی استفاده کرد؛ همچنین گرافن می تواند به عنوان روانساز در قطعات متحرک موجود در ادوات نانومقیاس به کار گرفته شود.

اصطکاک، نیروی مقاومتی است که در هنگام حرکت دو سطح روی هم ایجاد می شود. مطالعه این نیرو در مقیاس نانو چالش برانگیز است و تنها در چند سال اخیر به این موضوع پرداخته شده است. نرم افزار «NIST» میکروسکوپ نیروی اتمی را با استفاده از روش دینامیک مولکولی شبیه سازی کرده است. این نرم افزار قادر است آنچه که هنگام حرکت نوک میکروسکوپ نیروی اتمی بر روی سطح یک تا چهار لایه گرافن اتفاق می افتد را در سرعت های اسکن مختلف شبیه سازی کند (رجوع به تصویر).

نتایج نشان داد که گرافن در زیر نوک میکروسکوپ دچار کج شدگی می شود. در واقع نوک میکروسکوپ موجب تا خوردگی یا لوله ای شدن موقت گرافن می شود، چیزی شبیه گرم شدن آسفالت خیابان و نرم شدن آن هنگام عبور یک خودرو. با افزایش تعداد لایه های گرافن، این اصطکاک کاهش می یابد. با کاهش تعداد لایه ها، لایه سطحی در هنگام عبور نوک میکروسکوپ، اصطکاک بیشتری از خود نشان می دهد.