Sposób na dostosowanie tarcia na płaskiej powierzchni bez użycia matematyki

Zespół inżynierów mikrosystemów z École Centrale de Lyon na Uniwersytecie w Lyonie opracował metodę tworzenia wymaganej wielkości tarcia między dwiema płaskimi powierzchniami bez uciekania się do matematyki. Ich projekt jest wspomniany W magazynie Nauki. Wiaczesław Slesarenko i Lars Pastyuka, obaj z Uniwersytetu we Fryburgu, opublikowali książkę Kawałek perspektywy W tym samym numerze magazynu szczegółowo opisano prace prowadzone przez zespół we Francji.

Tarcie, czyli opór powodowany przez dociskanie i przesuwanie dwóch materiałów względem siebie, stało się głównym czynnikiem przy projektowaniu nowoczesnych elementów elektronicznych. Od tarcia podczas przesuwania palcem po ekranie telefonu po czujniki opracowywane dla robotycznych rąk – tarcie, jego pomiar i kontrola stały się głównym przedmiotem zainteresowania inżynierów elektroników.

Niestety, pomimo swojej wszechobecności, obliczenie współczynników tarcia pozostaje wyzwaniem ze względu na ogromną liczbę indywidualnych właściwości materiału. W ramach tego nowego przedsięwzięcia naukowcy z Francji znaleźli szybszy sposób na uzyskanie wymaganej wielkości tarcia między dwoma płaskimi obiektami.

Większość tarcia pomiędzy dwiema płaskimi powierzchniami wynika z nierówności na jednej lub drugiej powierzchni. Kiedy małe nierówności na jednej powierzchni zderzają się z małymi nierównościami na innej powierzchni, muszą się one pokonać, aby umożliwić poślizg. Innowacyjna praca zespołu polegała na stworzeniu czegoś w rodzaju płaskiej powierzchni z regulowanymi występami.

Do stworzenia powierzchni zespół badawczy użył materiału przypominającego gumę, który określa jako wtórny interfejs ze względu na regulowane występy, z których każdy można indywidualnie dopasować do wysokości. Zmieniając wysokość nierówności, zespół był w stanie zmienić wielkość tarcia generowanego po przyłożeniu nacisku na inną płaską powierzchnię, a następnie przesunięciu jej na bok. Naukowcy odkryli, że systematycznie regulując wysokość grzbietów, byli w stanie określić wymaganą wielkość tarcia.

Przetestowali swój meta-interfejs, umieszczając na nim taflę szkła, wywierając nacisk, a następnie przesuwając ją w jedną, a następnie w drugą stronę. Stosując to podejście, odkryli, że nie tylko byli w stanie stworzyć materiały o pożądanym stopniu tarcia, ale także zademonstrowali kilka praw tarcia.