Interações físico-químicas em nanotribologia: elucidação de mecanismos e controle do atrito em escala nanométrica
Abstract
O estudo de atrito, desgaste, lubrificação e adesão em escala nanométrica forma a nanotribologia, área interdisciplinar que se dedica ao entendimento e à promoção de avanços nas diversas aplicações em que estes fenômenos estão presentes. O atrito, principalmente, é um evento coletivo formado por diferentes mecanismos independentes que resultam na propriedade final. Com o avanço experimental e teórico das últimas décadas, foi possível separar as diferentes contribuições. Entendendo cada uma de maneira aprofundada, promove-se a mudança e até mesmo o controle ativo dessa propriedade, inerente a qualquer interface de materiais em contato e movimento relativo. Diversas contribuições podem ser entendidas pela físico-química das interações e, neste contexto, o presente trabalho tem como intuito investigar e relacionar tais características aos fenômenos nanotribológicos. Inicialmente, um modelo físico-químico com base na polarizabilidade dos materiais que formam a interface é proposto e descreve de maneira satisfatória, quando comparado com dados experimentais, o regime elástico de nanoatrito para sistemas amorfos e cristalinos. Em sistemas em que a polarizabilidade dos materiais não varia de maneira expressiva, investigou-se a formação de ligações químicas na interface como responsável pela variação de atrito em trabalhos experimentais e de simulação. Essa observação permitiu a proposta de um efeito isotópico indireto para superfícies passivadas com átomos de hidrogênio e deutério, unindo resultados antes divergentes na bibliografia, e a confirmação experimental do atrito dependente do deslizamento para filmes de silício passivados com hidrogênio, recentemente sugerido por simulação. Finalmente, propôs-se o controle ativo do atrito em sistemas de nanopartículas, onde a luz foi o elemento responsável por mudar, reversivelmente, propriedades de superfície, levando à mudança das interações de interface. Assim, propriedades físico-químicas foram utilizadas para entender a nanotribologia e propostas como ferramenta para controle ativo dessas propriedades. [resumo fornecido pelo autor]