Le frottement impacte le mouvement, d'où la nécessité de contrôler les forces de frottement. Actuellement, ceci est accompli par des moyens mécaniques ou par lubrification, mais des expériences menées par des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie ont découvert un moyen de contrôler la friction sur les surfaces ioniques à l'échelle nanométrique en utilisant la stimulation électrique et la vapeur d'eau ambiante.

La recherche, qui démontre un nouvel effet physique, a été entreprise au Center for Nanophase Materials Sciences, une installation d'utilisateurs du DOE Office of Science à l'ORNL, et est publié dans la revue Rapports scientifiques .

"Notre découverte peut avoir un impact technologique significatif sur les applications des dispositifs macroscopiques et nanométriques, " a déclaré l'auteur principal Evgheni Strelcov. " Diminuer ou augmenter le frottement à l'échelle nanométrique à volonté et ainsi contrôler les pertes d'énergie mécanique et l'usure des pièces d'un système microélectromécanique a d'énormes implications pour la recherche énergétique appliquée et ouvre une nouvelle perspective pour les études scientifiques fondamentales. "

En induisant un fort champ électrique à l'aide d'un microscope à force atomique, les chercheurs ont pu à la fois augmenter et diminuer la friction entre une électrode nanométrique en mouvement et une surface ionique. Ils soutiennent que le principal effet responsable de ce comportement est la condensation de l'humidité de l'air environnant en liquide qui peut alors réduire la friction.

Simultanément, le renforcement supplémentaire du champ électrique entraîne la pénétration de l'électrode nanométrique dans la surface et une augmentation du frottement. Cette pénétration est un effet nouveau et inattendu, et l'approche globale diffère des autres méthodes de contrôle de la friction qui nécessitent souvent l'ajout d'un lubrifiant au système au lieu de puiser dans les ressources facilement disponibles dans l'environnement immédiat.

En outre, contrairement à d'autres pratiques de contrôle de friction électrochimique, la nouvelle technique ne nécessite pas de courant électrique, qui est associée à des pertes d'énergie.

"L'absence de courant est très bénéfique du point de vue de l'économie d'énergie car elle élimine le chauffage Joule et d'autres effets parasites de consommation d'énergie, " dit Bobby Sumpter, qui a dirigé le groupe développant des modèles théoriques associés.

Ce travail s'appuie sur les efforts considérables du CNMS pour explorer la manipulation électrique de la mécanique, propriétés électrochimiques et ferroélectriques des matériaux.

"Nous avons adopté ce point de vue biaisé à l'échelle nanométrique il y a près d'une décennie, " a déclaré l'auteur collaborateur Sergei Kalinin. " Maintenant, nous pouvons passer de l'observation au contrôle de phénomènes aussi sublimes que la friction, et il est en effet très surprenant et prometteur que nous puissions à la fois l'augmenter et le diminuer."