Mecnica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/07/2025
Ajuste da fora de atrito e reduo do desgaste por meio da aplicao de corrente eltrica alternada.
[Imagem: Aisheng Song et al. – 10.1038/s41467-025-59989-4]
Reduo do atrito com eletricidade
Voc deve conhecer algumas maneiras clssicas de lubrificar mquinas: leo, graxa ou lubrificantes slidos, como o grafite, so timos para reduzir o atrito e, desta forma, diminuir o desgaste das peas, aumentando a vida til da mquina.
Mas que tal reduzir a frico entre duas superfcies metlicas usando uma corrente eltrica?
Aisheng Song e colegas da Universidade Tsinghua, na China, descobriram que uma corrente alternada, como a que fornecida pelas tomadas em nossas casas, permite reduzir o atrito e o desgaste induzindo uma redistribuio dinmica da densidade eletrnica atravs do material.
A equipe descobriu que a aplicao de uma corrente alternada em frequncias especficas reduz a fora de atrito entre a ponta metlica de um microscpio eletrnico de varredura e um material bidimensional em aproximadamente 75%.
Ainda sero necessrios maiores estudos para usar essa tcnica em motores de carros ou mquinas industriais, mas ela j est prontamente disponvel para o reino das tecnologias em escala micro e nano, incluindo robs e equipamentos miniaturizados, como os sistemas microeletromecnicos (MEMS) e nanoeletromecnicos (NEMS).
“Este mecanismo de reduo do atrito ativado eletricamente aplicvel a diversas interfaces de materiais 2D condutores, fornecendo ainda uma estrutura terica para compreender e prever as contribuies eletrnicas para a modulao do atrito. Ela pode oferecer uma nova soluo para um dos principais desafios que tm dificultado a aplicao prtica dos MEMS/NEMS por dcadas: O desgaste severo sob alta carga mecnica,” disse o professor Tian-Bao Ma, coordenador da equipe.
A reduo do atrito tem relao com a rugosidade da superfcie, algo que os especialistas em tribologia chamam de “efeito tbua de lavar”, uma referncia superfcie corrugada dos tanques, que se usa para esfregar roupas.
[Imagem: Aisheng Song et al. – 10.1038/s41467-025-59989-4]
Lubrificao eltrica
Ao contrrio da reduo do atrito induzida por vibrao mecnica, a frequncia da corrente alternada ideal para minimizar o atrito no corresponde frequncia de ressonncia do sistema, mas sim frequncia das ondulaes da superfcie. Alm disso, a fora eletrosttica gerada pela corrente alternada, a ordem de 1 nanonewton (nN), substancialmente menor que a carga normal aplicada (aproximadamente 840 nN), sugerindo um mecanismo fundamental distinto para a reduo do atrito.
Clculos de primeiros princpios feitos pela equipe indicam que o mecanismo chave para a eletrolubrificao a redistribuio dinmica da densidade eletrnica induzida pela corrente alternada. E isso fundamentalmente diferente dos mtodos de vibrao mecnica ou ativao trmica.
O baixo nvel de atrito induzido eletricamente manteve-se por quase 20 horas (70.000 segundos) sob uma presso de contato de 9,1 GPa (gigapascal) e uma densidade de corrente de 100 GA/m2 (gigaampere por metro quadrado), sem desgaste observvel.
Os pesquisadores confirmaram os resultados em diferentes interfaces metlicas, incluindo grafeno depositado sobre um substrato de nquel, irdio depositado sobre grafeno e cobre, e irdio e ouro depositados sobre nitreto de boro hexagonal (h-BN).
“Este trabalho prope um mtodo vivel e robusto para reduzir o atrito e o desgaste em dispositivos nanomecnicos e avana a compreenso e a previso da contribuio eletrnica no ajuste do atrito,” concluiu a equipe.
Bibliografia:
Artigo: Tuning friction force and reducing wear by applying alternating electric current in conductive AFM experiments
Autores: Aisheng Song, Jian-Xun Zhao, Xin Tang, Hai-Jun Wu, Zhiyue Xu, Jiawei Cao, Xiao Liu, Hui Wang, Qunyang Li, Yuan-Zhong Hu, Xin Li, Jianbin Luo, Tian-Bao Ma
Revista: Nature Communications
Vol.: 16, Article number: 4704
DOI: 10.1038/s41467-025-59989-4
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