Erosi atom menghaluskan permukaan

Model baru menjelaskan munculnya lapisan gesekan rendah

Kasar (di latar depan) dan lapisan halus (di latar belakang) © IWM
membacakan

Pelapis yang lebih halus adalah prasyarat untuk mengurangi gesekan dan perlindungan terhadap keausan. Sebuah tim peneliti internasional sekarang telah menjelaskan bagaimana film karbon tipis seperti berlian tumbuh dan mengapa mereka hampir mulus secara atom. Model permukaan skala atom yang baru membantah teori sebelumnya dari para ilmuwan di seluruh dunia. Para peneliti sekarang ingin mengembangkan struktur permukaan dengan sifat yang dibuat khusus.

Tanpa mereka, hard drive di PC tidak akan berfungsi, bantalan atau bantalan gulir akan aus lebih cepat, gasket akan bocor: Film karbon seperti berlian memiliki gesekan rendah dan ketahanan aus yang tinggi. Ini adalah kondisi awal yang ideal untuk komponen yang saling bergerak, seperti yang ditemukan dalam teknik mesin, balap, atau mikroelektronika. Terbuat dari karbon biasa, susunan atom individu pada lapisan menentukan sifat-sifatnya. Desain lapisan spesifik didasarkan pada pengalaman dan banyak percobaan.

Peran yang dimainkan oleh kehalusan lapisan karbon seperti berlian dapat ditunjukkan pada hard disk komputer. Kepala baca meluncur di atas memori magnetik pada jarak beberapa nanometer. Di antara ada film pelumas tipis-wafer dan lapisan karbon pelindung memori magnetik. Kekasaran pada lapisan karbon akan mempengaruhi kualitas hard disk. Saat kepadatan data meningkat, jarak antara kepala baca dan memori data perlu dikurangi lebih lanjut. Mengingat presisi yang diperlukan, setiap lapisan atom diperhitungkan di sini.

"Agar dapat mengoptimalkan dan secara khusus menyesuaikan lapisan untuk aplikasi seperti itu dan lainnya, para pengembang dan produsen lapisan ingin memahami bagaimana atom tersimpan di permukaan dan bagaimana lapisan tumbuh, " kata Michael Moseler dari Fraunhofer Institut Bahan Mekanik IWM tantangan.

Pencairan lokal tidak ada alasan untuk kelancaran

Upaya untuk menjelaskan kehalusan lapisan sejauh ini didasarkan pada krisis lokal singkat. Menggunakan simulasi dinamika molekul dan eksperimen, sekelompok peneliti yang dipimpin oleh Michael Moseler dari Institut Fraunhofer untuk Mekanika Bahan IWM di Freiburg, Peter Gumbsch dari Universitas Karlsruhe dan Andrea Ferrari dan John Robertson dari University of Cambridge membuktikan bahwa model penjelasan ini tidak dapat dipertahankan. Dalam edisi terbaru jurnal ilmiah Science, para ilmuwan mempresentasikan konsep baru untuk pembentukan film karbon mirip berlian yang hampir secara atomis mulus. pameran

Jadi, selama proses pelapisan, seperti dalam kasus pot pasir pada permukaan, ketinggian kecil terbentuk di banyak tempat. Jika atom karbon mengenai lereng gundukan ini, mereka akan didorong ke bawah melalui Gerllllfeld. Ada erosi pada skala atom, yang mengarah ke glasiasi ekstrim yang banyak dikutip. Peter Gumbsch dari Universitas Karlsruhe menekankan, "Apa yang terdengar sederhana di sini sangat penting untuk pelapisan, " proses jendela di mana struktur permukaan yang diinginkan dapat dicapai dapat dicapai Dapat diprediksi jauh lebih baik dengan opsi simulasi baru ".

Deskripsi matematis tentang pembentukan dan pertumbuhan lapisan karbon seperti berlian sekarang membuka jalan bagi desain virtual struktur permukaan dengan sifat-sifat yang dibuat khusus. "Karena sekarang kita telah menguasai kejayaan, kita juga dapat dengan sengaja menangguhkan penataan. Ini berarti bahwa kita telah mendekati desain sistem tribologi yang ditargetkan dan pengurangan gesekan dan penghematan energi, "kata Moseler.

(idw - Institut Fraunhofer untuk Mekanika Bahan IWM, 05.09.2005 - DLO)