Кіріспе
Физикада (әсіресе трибологияда) суперсмаздық – үйкеліс жоғалған немесе дерлік жоғалған қозғалыс режимі. Алайда, «жоғалатын» үйкеліс деңгейінің нақты анықтамасы жоқ, бұл терминнің мағынасын тұйық етеді. Шартты түрде, 0,01-ден төмен кинетикалық үйкеліс коэффициентін қабылдауға болады. Бұл анықтама да талқылау мен нақтылауды қажет етеді. Суперсмаздық екі кристалдық бет екеуінің құрғақ, сәйкес келмейтін жағдайда сырғуы кезінде пайда болуы мүмкін. Бұл эффект, сондай-ақ құрылымдық смаздық деп аталады, 1991 жылы ұсынылған және 2004 жылы екі графит беті арасында жоғары дәлдікпен тексерілген. Графиттегі атомдар гексагондық түрде орналасқан және атомдық төбелер мен ойыстардан тұратын ландшафт құрайды, ол жұмыртқа қорабына ұқсайды. Екі графит беті тікелей (әр 60 градус сайын) келгенде үйкеліс күші жоғары болады. Екі беттің орналасуын өзгерту арқылы үйкеліс күші күрт төмендейді. Бұл екеуі бір-біріне қатысты «бұрылғанда» оңай сырғатын екі жұмыртқа қорабына ұқсас. 2012 жылы микроскопикалық графит құрылымдарында суперсмаздық байқалды, онда бірнеше микрометр көлеміндегі графит тікбұрышы кесіліп, кесілген қабаттың өзінен-өзі қайтарылуы байқалды. Мұндай эффект графен және никель қабаттарының моделі үшін де теориялық тұрғыдан сипатталған. Бұл байқау, тіпті бөлме температурасында да қайталанатындықтан, суперсмаздыққа деген қызығушылықты негізінен академиялық тақырыптан, тек жоғары идеалданған жағдайларда қол жетімді, микро және наномеханикалық құрылғыларға практикалық қолданысы бар тақырыпқа ауыстырды. Сондай-ақ, өткір ұшқыш тегіс бетке сырғуда, қолданылатын жүктеме белгілі бір шектен төмен болғанда, өте төмен үйкеліс күйіне қол жеткізуге болады. Мұндай «суперсмаздық» шегі Томлинсон моделімен сипатталған ұшқыш пен беттің өзара әрекеттесуіне және байланыстағы материалдардың қатаңдығына байланысты. Жылжымалы жүйенің резонанстық жиілігінде қоздыру арқылы шекті деңгейді айтарлықтай арттыруға болады, бұл наноэлектромеханикалық жүйелерде тозуды шектеудің практикалық жолын ұсынады. Алтын AFM ұшы мен тефлон субстраты арасында Ван дер Ваальс күштерінің және болат беттерінде глицерин құрамындағы сутекті байланысқан қабаттың әсерінен де суперсмаздық байқалды. Сутекті байланысқан қабаттың қалыптасуы Брасения шребериінің шырынынан алынған биологиялық сұйықтықпен майланған кварцты шыны беттері арасында суперсмаздыққа да алып келеді. Суперсмаздықтың басқа механизмдері мыналарды қамтиды: (а) денелер арасындағы еркін немесе жабысқан макромолекулалар қабатының әсерінен термодинамикалық керілу, нәтижесінде кішкентай қашықтықта күшті шектелуге байланысты аралық қабаттың энтропиясы төмендейді; (б) сыртқы электр кернеуінің әсерінен электрлік керілу; (в) электрлік қос қабаттың әсерінен керілу; (г) жылулық құбылулардың әсерінен керілу. Суперсмаздық терминінің суперөткізгіштік және суперсұйықтық сияқты терминдермен ұқсастығы жаңылыстыруға болады, өйткені басқа энергияны ысырап ету механизмдері шекті (әдетте кішкентай) үйкеліс күшіне әкелуі мүмкін. Суперсмаздық суперэластикалық сияқты құбылыстарға көбірек ұқсас, онда Нитинол сияқты заттардың өте төмен, бірақ нөлден өзгеше серпімділік модулі бар; суперсуыту, онда заттар қалыпты температурадан төмен температураға дейін сұйық күйде қалады; өте аз жарықты шағылыстыратын супер қара; гигантты магнеторезистенттік, онда алмасатын магниттік емес және ферромагниттік қабаттарда өте үлкен, бірақ шекті магнеторезистенттік эффектілер байқалады; алмазға немесе алмазға жуық қаттылықтағы суперқатты материалдар; және дифракциялық шектен ұсақ болса да, әлі де шекті ажыратымдылыққа ие суперлинзалар. NOTOC
In physics (specifically tribology), superlubricity is a regime of motion in which friction vanishes or very nearly vanishes. However, a "vanishing" friction level is not clear, which makes the term vague. As an ad hoc definition, a kinetic coefficient of friction less than 0.01 can be adopted. This definition also requires further discussion and clarification. Superlubricity may occur when two crystalline surfaces slide over each other in dry incommensurate contact. This effect, also called structural lubricity, was suggested in 1991 and verified with great accuracy between two graphite surfaces in 2004. The atoms in graphite are oriented in a hexagonal manner and form an atomic hill and valley landscape, which looks like an egg crate. When the two graphite surfaces are in registry (every 60 degrees), the friction force is high. When the two surfaces are rotated out of registry, the friction is greatly reduced. This is like two egg crates which can slide over each other more easily when they are "twisted" with respect to each other. Observation of superlubricity in microscale graphite structures was reported in 2012, by shearing a square graphite mesa a few micrometers across, and observing the self retraction of the sheared layer. Such effects were also theoretically described for a model of graphene and nickel layers. This observation, which is reproducible even under ambient conditions, shifts interest in superlubricity from a primarily academic topic, accessible only under highly idealized conditions, to one with practical implications for micro and nanomechanical devices. A state of ultralow friction can also be achieved when a sharp tip slides over a flat surface and the applied load is below a certain threshold. Such a "superlubric" threshold depends on the tip surface interaction and the stiffness of the materials in contact, as described by the Tomlinson model. The threshold can be significantly increased by exciting the sliding system at its resonance frequency, which suggests a practical way to limit wear in nanoelectromechanical systems. Superlubricity was also observed between a gold AFM tip and Teflon substrate due to repulsive Van der Waals forces and hydrogen bonded layer formed by glycerol on the steel surfaces. Formation of the hydrogen bonded layer was also shown to lead to superlubricity between quartz glass surfaces lubricated by biological liquid obtained from mucilage of Brasenia schreberi. Other mechanisms of superlubricity may include: (a) Thermodynamic repulsion due to a layer of free or grafted macromolecules between the bodies so that the entropy of the intermediate layer decreases at small distances due to stronger confinement; (b) Electrical repulsion due to external electrical voltage; (c) Repulsion due to electrical double layer; (d) Repulsion due to thermal fluctuations. The similarity of the term superlubricity with terms such as superconductivity and superfluidity is misleading; other energy dissipation mechanisms can lead to a finite (normally small) friction force. Superlubricity is more analogous to phenomena such as superelasticity, in which substances such as Nitinol have very low, but nonzero, elastic moduli; supercooling, in which substances remain liquid until a lower than normal temperature; super black, which reflects very little light; giant magnetoresistance, in which very large but finite magnetoresistance effects are observed in alternating nonmagnetic and ferromagnetic layers; superhard materials, which are diamond or nearly as hard as diamond; and superlensing, which have a resolution which, while finer than the diffraction limit, is still finite. NOTOC
Макромасштабтағы супермайлаушылық
2015 жылы Аргон ұлттық зертханасының доктор Анируда Сумант басқаратын командасы алғаш рет нағыз микродеңгейде супермайлауды эксперименттік жолмен көрсетті. Толыққанды эксперименттік зерттеулер күрделі есептеу моделеуімен толықтырылды. Аргон ғалымдары Мира [суперкомпьютері] арқылы құрғақ ортада 1,2 миллион атомға дейін, ал ылғалды ортада 10 миллион атомға дейін симуляция жасады.