거시적 스케일의 초윤활성(superlubricity)

전문가 제언

마찰은 거대한 범위의 길이와 시간 스케일을 망라하는 다양한 시스템과 현상들에서 중심적인 역할을 한다. 그것은 유용한 에너지를 무용한 열로 바꿈으로써 세계의 부를 적어도 5%는 낭비시킨다. 기계와 전기화학장치의 가동 부품에서 서로 접촉하여 움직이는 두 표면의 마찰을 없앨 수 있다면 막대한 에너지와 자원의 소모 및 유지비를 절약할 수 있을 것이다. 최근 Zhang 등(Nature Nanotech., 8, 912, 2013)은 대기 조건에서 센티미터 스케일의 이중벽 탄소나노튜브(Double-walled Carbon Nanotube: DWCNT)의 구성요소 간 마찰이 극도로 작다는 사실을 관찰하였다. 이것은 미시적 및 거시적 스케일에서 마찰에 대해 알려진 사실들 사이의 틈을 이어주는 고무적 결과이다.

 

DWCNTs를 구성하는 두 나노튜브는 서로 맞지 않는 구조적 부정합(incommensurability) 때문에 공통 축을 따른 상대적 움직임이 매우 용이하다. 따라서 이것은 초저마찰(super-low friction) 시스템의 이상적 후보재료가 될 수 있다. 두 접촉 고체 간의 부정합 때문에 생기는 건조 상태의 초저마찰 메커니즘은 Hirano와 Shinjo(Phys. Rev. B, 41, 11837, 1990)가 처음 제안하였다. 이때 마찰이 작은 이유는 두 빳빳한 부정합 계면 사이의 잠재적인 측 방향 힘이 서로 상쇄되어 두 고체를 움직이는데 필요한 평균적 외력이 매우 작아지기 때문이다. 이런 현상을 초윤활성(superlubricity)이라 한다.

저자

Michael Urbakh

자료유형

연구단신

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

8()

잡지명

Nature Nanotechnology

과학기술
표준분류

재료

페이지

893~894

분석자

심*주

분석물

• 거시적 스케일의 초윤활성(superlubricity).pdf [266,425 byte]

이미지변환중입니다.