अति स्नेहकता
भौतिकी (विशेष रूप से ट्राइबोलॉजी) में सुपर लूब्रिसिटी गति का शासन है जिसमें घर्षण नष्ट हो जाता है या लगभग विलुप्त हो जाता है। विलुप्त होने वाला घर्षण स्तर क्या है यह स्पष्ट नहीं है जो इस शब्द को अधिक अस्पष्ट बनाता है। तदर्थ परिभाषा के रूप में, घर्षण या काइनेटिक घर्षण 0.01 से कम अपनाया जा सकता है।[1] इस परिभाषा पर और अधिक चर्चा और स्पष्टीकरण की भी आवश्यकता है।
अति स्नेहकता तब हो सकती है जब दो क्रिस्टलीय सतहें शुष्क इकाई आनुपातिकता संपर्क में दूसरे के ऊपर स्लाइड करती हैं। यह प्रभाव जिसे संरचनात्मक स्नेहकता भी कहा जाता है,यह 1991 में सुझाया गया था और जो 2004 में दो ग्रेफाइट सतहों के बीच बड़ी स्पष्टता के साथ सत्यापित किया गया था।[2]
ग्रेफाइट में परमाणु हेक्सागोनल क्रिस्टल परिवार में उन्मुख होते हैं और परमाणु पहाड़ी और घाटी परिदृश्य बनाते हैं जो अंडा-टोकरा जैसा दिखता है। जब दो ग्रेफाइट सतहें रजिस्ट्री (प्रत्येक 60 डिग्री) में होती हैं तो घर्षण बल अधिक होता है। जब दो सतहों को रजिस्ट्री से बाहर घुमाया जाता है तो घर्षण बहुत कम हो जाता है। यह दो अंडे के टुकड़ों की तरह है जो दूसरे के सापेक्ष मुड़ने पर दूसरे के ऊपर आसानी से फिसल सकते हैं।
2012 में सूक्ष्म ग्रेफाइट संरचनाओं में अति स्नेहकता का निरीक्षण किया गया था,[3] शियरिंग (भौतिकी) द्वारा स्क्वायर ग्रेफाइट मेसा कुछ माइक्रोमीटर भर में और कतरनी परत के आत्म-वापसी को देखते हुए ऐसे प्रभावों का सैद्धांतिक रूप से भी वर्णन किया गया था[4] ग्राफीन और निकल परतों के मॉडल के लिए यह अवलोकन जो परिवेशी परिस्थितियों में भी पुनरुत्पादित होता है सूक्ष्म और नैनो प्रौद्योगिकी उपकरणों के लिए व्यावहारिक निहितार्थ वाले प्राथमिक शैक्षिक विषय से अति स्नेहकता में रुचि को स्थानांतरित करता है जो केवल अत्यधिक आदर्श स्थितियों के तहत सुलभ होता है।[5]
अतिप्रवाह घर्षण की स्थिति तब भी प्राप्त की जा सकती है जब तेज नोक सपाट सतह पर स्लाइड करती है और प्रयुक्त भार निश्चित सीमा से नीचे होता है। टॉमलिंसन मॉडल द्वारा वर्णित इस तरह की अति स्नेहकता सीमा टिप-सतह की परस्पर क्रिया और संपर्क में सामग्रियों की कठोरता पर निर्भर करती है।[6]
इसकी प्रतिध्वनि आवृत्ति पर स्लाइडिंग प्रणाली को उत्तेजित करके सीमा को अधिक बढ़ाया जा सकता है, जो नैनोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली में पहनने को सीमित करने का व्यावहारिक तरीका सुझाता है।[7]
स्टील की सतहों पर ग्लिसरॉल द्वारा गठित प्रतिकारक वैन डेर वाल्स बलों और हाइड्रोजन-बॉन्डेड परत के कारण गोल्ड एएफएम टिप और टेफ्लॉन सब्सट्रेट के बीच अति स्नेहकता भी देखी गई है । ब्रासेनिया श्रेबेरी के श्लेष्म से प्राप्त जैविक तरल द्वारा स्नेहकता वाली क्वार्ट्ज ग्लास सतहों के बीच हाइड्रोजन-बंधित परत के गठन को भी दिखाया गया था। अति स्नेहकता के अन्य तंत्रों में सम्मिलित हो सकते हैं:[8] (ए) निकायों के बीच मुक्त या ग्राफ्टेड मैक्रोमोलेक्युलस की एक परत के कारण थर्मोडायनामिक प्रतिकर्षण जिससे सशक्त बंधन के कारण मध्यवर्ती परत की एन्ट्रापी छोटी दूरी पर घट जाए; (बी) बाहरी विद्युत वोल्टेज के कारण विद्युत प्रतिकर्षण; (सी) विद्युत दोहरी परत के कारण प्रतिकर्षण; (डी) तापीय उतार-चढ़ाव के कारण प्रतिकर्षण है [9]।
अतिचालकता और अति द्रव जैसे शब्दों के साथ अति स्नेहकता शब्द की समानता भ्रामक है; अन्य ऊर्जा अपव्यय तंत्र परिमित (सामान्य रूप से छोटा) घर्षण बल उत्पन्न कर सकते हैं। अति स्नेहकता अति लोच जैसी परिघटनाओं के अनुरूप है, जिसमें नितिनोल जैसे पदार्थ बहुत कम होते हैं, किंतु अशून्य , लोच मोडुली; अति शीतलता जिसमें पदार्थ सामान्य से कम तापमान तक तरल रहते हैं; सुपर काला , जो बहुत कम प्रकाश को दर्शाता है; विशाल चुंबकत्व, जिसमें गैर-चुंबकीय और फेरोमैग्नेटिक परतों को बदलने में बहुत बड़े किंतु परिमित चुंबक प्रतिरोध प्रभाव देखे जाते हैं; अति - कठोर सामग्री, जो हीरे या लगभग हीरे की तरह कठोर होती है; और अनुप्रयोग जिसमें संकल्प है, जो विवर्तन सीमा से उत्तम है फिर भी परिमित है।
मैक्रोस्केल पर अतिस्नेहता
2015 में आर्गोन राष्ट्रीय प्रयोगशाला में डॉ. अनिरुद्ध सुमंत के नेतृत्व में टीम पहली बार ट्रू माइक्रोस्केल पर प्रायोगिक तौर पर सुपर लूब्रिसिटी प्रदर्शित करने में सक्षम रही है।[10] विस्तृत प्रयोगात्मक जांच परिष्कृत कम्प्यूटेशनल अध्ययनों द्वारा समर्थित थी। आर्गोन वैज्ञानिकों ने शुष्क वातावरण के लिए 1.2 मिलियन परमाणुओं तक और नम वातावरण के लिए 10 मिलियन परमाणुओं तक का अनुकरण करने के लिए आईबीएम मीरा [सुपरकंप्यूटर] का उपयोग किया जाता था ।[10] शोधकर्ताओं ने कम्प्यूटेशनल रूप से मांग वाले प्रतिक्रियाशील आणविक गतिशीलता सिमुलेशन को पूरा करने के लिए लैम्प्स (बड़े मापदंड पर परमाणु / आणविक बड़े मापदंड पर समानांतर सिम्युलेटर) कोड का उपयोग किया। इस टीम ने लैम्प्स को अनुकूलित किया और ओपनएमपी थ्रेडिंग को जोड़कर, मुख्य एल्गोरिदम में एमपीआई कलेक्टिव्स के साथ संदेश पासिंग इंटरफ़ेस बिंदु से बिंदु तक का संचार को बदलकर, और एमपीआई I / O का लाभ उठाकर रीएक्सएफएफ के कार्यान्वयन को अनुकूलित किया जाता है । कुल मिलाकर इन संवर्द्धन ने कोड को पहले की तुलना में दोगुनी तेजी से प्रदर्शन करने की अनुमति दी गई। डॉ. सुमंत की शोध टीम ने पहले ही अति स्नेहकता पर तीन अमेरिकी पेटेंट प्राप्त कर लिए हैं और अन्य प्रक्रिया में हैं जो संभावित रूप से शुष्क वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जैसे कि कंप्यूटर हार्ड ड्राइव विंड टर्बाइन गियर और माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल और नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली के लिए यांत्रिक घूर्णन सील डॉ. सुमंत ने अति स्नेहकता पर टेडएक्स वार्ता दी गई है ।[11]
सुमंत की शोध टीम ने पहले ही अति स्नेहकता पर तीन अमेरिकी पेटेंट प्राप्त कर लिए हैं और अन्य प्रक्रिया में हैं जो संभावित रूप से शुष्क वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, जैसे कि कंप्यूटर हार्ड ड्राइव विंड टर्बाइन गियर और माइक्रोइलेक्ट्रोमै
यह भी देखें
- घर्षण बल माइक्रोस्कोपी
- टॉमलिंसन मॉडल
संदर्भ
- ↑ Müser, Martin H. (2015-01-01). "Theoretical Studies of Superlubricity". In Gnecco, Enrico; Meyer, Ernst (eds.). नैनो पैमाने पर घर्षण और घिसाव के मूल सिद्धांत. NanoScience and Technology (in English). Springer International Publishing. pp. 209–232. doi:10.1007/978-3-319-10560-4_11. ISBN 9783319105598.
- ↑ Dienwiebel, Martin; Verhoeven, Gertjan S.; Pradeep, Namboodiri; Frenken, Joost W. M.; Heimberg, Jennifer A.; Zandbergen, Henny W. (2004-03-24). "ग्रेफाइट की सुपरलुब्रिसिटी" (PDF). Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 92 (12): 126101. Bibcode:2004PhRvL..92l6101D. doi:10.1103/physrevlett.92.126101. ISSN 0031-9007. PMID 15089689.
- ↑ Liu, Ze; Yang, Jiarui; Grey, Francois; Liu, Jefferson Zhe; Liu, Yilun; Wang, Yibing; Yang, Yanlian; Cheng, Yao; Zheng, Quanshui (2012-05-15). "ग्रेफाइट में माइक्रोस्केल सुपरलुब्रिकिटी का अवलोकन". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 108 (20): 205503. arXiv:1104.3320. Bibcode:2012PhRvL.108t5503L. doi:10.1103/physrevlett.108.205503. ISSN 0031-9007. PMID 23003154. S2CID 119192523.
- ↑ Superlubricity through graphene multilayers between Ni(111) surfaces
- ↑ Graphite super lube works at micron scale Philip Robinson, Chemistry World, 28 May 2012 [1]
- ↑ Socoliuc, A.; Bennewitz, R.; Gnecco, E.; Meyer, E. (2004-04-01). "Transition from Stick-Slip to Continuous Sliding in Atomic Friction: Entering a New Regime of Ultralow Friction". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 92 (13): 134301. Bibcode:2004PhRvL..92m4301S. doi:10.1103/physrevlett.92.134301. ISSN 0031-9007. PMID 15089616.
- ↑ Socoliuc, Anisoara; Gnecco, Enrico; Maier, Sabine; Pfeiffer, Oliver; Baratoff, Alexis; Bennewitz, Roland; Meyer, Ernst (2006-07-14). "नैनोमीटर-आकार के संपर्कों के सक्रियण द्वारा परमाणु-पैमाने पर घर्षण का नियंत्रण". Science. American Association for the Advancement of Science (AAAS). 313 (5784): 207–210. Bibcode:2006Sci...313..207S. doi:10.1126/science.1125874. ISSN 0036-8075. PMID 16840695. S2CID 43269213.
- ↑ Popov, Valentin L. (2020). ""आसंजन" और अति स्नेहक के नकारात्मक कार्य के साथ संपर्क". Frontiers in Mechanical Engineering (in English). 5. doi:10.3389/fmech.2019.00073.
- ↑ Zhou, Yunong; Wang, Anle; Müser, Martin H. (2019). "कैसे थर्मल उतार-चढ़ाव हार्ड-वॉल प्रतिकर्षण को प्रभावित करते हैं और इस प्रकार हर्ट्ज़ियन संपर्क यांत्रिकी". Frontiers in Mechanical Engineering (in English). 5. doi:10.3389/fmech.2019.00067.
- ↑ 10.0 10.1 Berman, Diana; Deshmukh, Sanket A.; Sankaranarayanan, Subramanian K. R. S.; Erdemir, Ali; Sumant, Anirudha V. (2015-06-05). "मैक्रोस्केल सुपरलुब्रिसिटी को ग्राफीन नैनोस्क्रॉल फॉर्मेशन द्वारा सक्षम किया गया". Science (in English). 348 (6239): 1118–1122. doi:10.1126/science.1262024. ISSN 0036-8075.
- ↑ "Superlubricity-near zero friction from nanodiamonds | Anirudha Sumant | TEDxNaperville". YouTube. 2018-11-30. Retrieved 2022-04-01.
