तापमान घर्षण गुणों को बहुत प्रभावित करता है क्योंकि जैसे-जैसे यह बढ़ता है, घर्षण गुणांक घटता जाता है, और चिकनाई धीरे-धीरे बढ़ती जाती है। इसके अतिरिक्त, संचयी घर्षण गर्मी के कारण घिसाव दर में काफी वृद्धि होती है, जिससे उपकरणों को और नुकसान पहुंचता है। उपकरणों के जीवन को बेहतर बनाने के लिए, लीसेस्टर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक ऊर्जा दक्षता के लिए सुपर लुब्रिकिटी को समझ रहे हैं। उन्होंने पाया कि सतह के तापमान को कम करने से सतह के परमाणुओं पर यादृच्छिक कंपन के प्रभावों से निपटने के द्वारा घर्षण कम हो जाता है।
लीसेस्टर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की एक टीम सतहों को और भी अधिक फिसलनदार बनाने के तरीकों पर सक्रिय रूप से शोध कर रही है। यह अतिचिकनाई की समझ में एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है, जिसमें दो सतहें एक-दूसरे पर फिसलते समय न्यूनतम या लगभग नगण्य घर्षण प्रदर्शित करती हैं। अतिचिकनाई की अवधारणा आणविक स्तर पर अत्यंत चिकनी सतहों, जैसे कि ग्राफीन, से जुड़ी है। इसे अब तक केवल प्रयोगशाला स्थितियों में ही देखा गया है, जहां इन सतहों को बहुत छोटे पैमाने पर बनाया जाता है।
लीसेस्टर विश्वविद्यालय के प्रोफेसर निकोलाई ब्रिलिएंटोव और वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने यह खोज की है कि सतह के परमाणुओं के यादृच्छिक कंपन वस्तुओं की सतहों पर समकालिक उतार-चढ़ाव पैदा करते हैं, जिससे घर्षण होता है। ये कंपन परम शून्य से ऊपर के सभी तापमानों पर बने रहते हैं, और तापमान गिरने के साथ इनकी तीव्रता कम हो जाती है। इसका तात्पर्य यह है कि सतह का तापमान कम करने से घर्षण के प्रभाव को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है।
लीसेस्टर स्कूल ऑफ कंप्यूटिंग एंड मैथमेटिकल साइंसेज के प्रोफेसर ब्रिलिएंटोव ने कहा, “सामान्य घर्षण से इतना बड़ा अंतर आश्चर्यजनक है और इसकी व्याख्या आवश्यक है। अतिस्नेहता की कुछ अन्य आश्चर्यजनक विशेषताएं भी हैं, जैसे घर्षण बल का फिसलने की गति, तापमान और संपर्क क्षेत्र पर असामान्य निर्भरता। ये सभी निर्भरताएं पारंपरिक अमोंटोंस-कूलम्ब नियमों द्वारा अनुमानित निर्भरताओं के विपरीत हैं। अतिस्नेहता के इस रहस्यमय व्यवहार की व्याख्या करने से अति-निम्न घर्षण को नियंत्रित करने में मदद मिलेगी, जिससे इसके औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए नए आयाम खुल सकते हैं।”
घर्षण में सफलताएँ
सुपर लुब्रिकिटी एक उल्लेखनीय घटना है जो पारंपरिक घर्षण से बहुत अलग है। इस अवस्था में, घर्षण कम हो सकता है, और यह किसी वस्तु के वजन से प्रभावित नहीं होता है। इसका मतलब है कि किसी वस्तु का वजन ग्राम से दसियों किलोग्राम तक बढ़ाने से घर्षण बल के स्तर में कोई बदलाव नहीं आएगा।
मशीनों और यंत्रों में घर्षण कम करने के लिए इस तकनीक के संभावित अनुप्रयोग बहुत आशाजनक हैं। यह पारंपरिक विधियों की तुलना में घर्षण को 1000 से 10,000 गुना तक कम कर सकती है । यह सर्वविदित तथ्य है कि भारी वस्तुएं हल्की वस्तुओं की तुलना में फिसलने में अधिक प्रतिरोध का अनुभव करती हैं, जिसे अमोंटन्स-कूलम्ब घर्षण नियम के रूप में जाना जाता है , जो 300 वर्ष से भी अधिक समय पहले स्थापित किया गया था।
प्रायोगिक सेटअप और माप
अतिचिकनाई के सिद्धांतों का अध्ययन करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो आणविक रूप से चिकनी सतहों के बीच संपर्क स्थापित किया । पार्श्व बल सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करते हुए, उन्होंने एक सब्सट्रेट पर एक नोक को खिसकाकर घर्षण बल को मापा। दोनों सतहों पर ग्राफीन की एक परत चढ़ी हुई थी। इसके अलावा, उन्होंने इस घटना का एक यथार्थवादी मॉडल विकसित करने के लिए आणविक गतिकी सिमुलेशन का उपयोग करते हुए व्यापक संख्यात्मक प्रयोग किए । यह आवश्यक है कि सतहें असंगत रहें। इससे यह सुनिश्चित होगा कि एक सतह के शिखर दूसरी सतह की घाटियों के साथ संरेखित न हों ।
जब सतहों का तापमान शून्य से अधिक होता है, तो थर्मल उतार-चढ़ाव के कारण सतह के गलियारों के कारण घर्षण होता है। वैज्ञानिकों ने दिखाया है कि घर्षण निकट संपर्क में दो सतहों के समकालिक झुकाव के कारण होता है, जिससे थर्मल उतार-चढ़ाव पैदा होता है। सतहों का तापमान सीधे इन समकालिक उतार-चढ़ाव के आयाम को प्रभावित करता है, उच्च तापमान के परिणामस्वरूप बड़े आयाम होते हैं। संपर्क क्षेत्र का आकार सतह के उतार-चढ़ाव को प्रभावित करता है, और गति को बाधित करता है।
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भविष्य की संभावनाएं
ऊर्जा दक्षता के लिए सुपर लुब्रिकिटी को समझने के बाद, प्रोफेसर ब्रिलिएंटोव ने कहा, "हम किसी पिंड के वजन पर घर्षण बल की रहस्यमय स्वतंत्रता के परमाणु तंत्र को समझाने में सक्षम हैं और सुपर लुब्रिकिटी के लिए नए घर्षण कानून तैयार किए हैं। ये कानून, हालांकि अमोंटोंस-कूलम्ब कानूनों के बिल्कुल विपरीत हैं, लेकिन इस घटना का अच्छी तरह से वर्णन करते हैं। एक बार जब आणविक चिकनी सतह परतें मिलीमीटर या सेंटीमीटर के पैमाने पर बनाई जाती हैं, तो मशीनों और तंत्रों में सभी चलते, घूमते, दोलन करने वाले संपर्क ऐसी सतह परतों से ढके होंगे। यह दुनिया भर में ऊर्जा की खपत को काफी कम कर देगा। ऊर्जा की खपत को और कम करने के लिए, सबसे बड़े संपर्कों को संभवतः कम तापमान पर रखा जाएगा।"
स्रोत : घर्षण रहित सतहों पर नई अंतर्दृष्टि ऊर्जा-कुशल प्रौद्योगिकी की ओर एक फिसलन भरी राह है
