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El calentamiento a nanoescala local modula la fricción de la asperidad

Autores

Christian Greiner, Jonathan R. Felts, Zhenting Dai, William P. King y Robert W. Carpick

Abstracto

Demostramos la medición y el control de la fricción de una sola aspereza mediante el uso de sondas en voladizo con un calentador de estado sólido in situ. El calentamiento hizo que la fricción aumentara en un factor de 4 en el aire a ∼30% de humedad relativa, pero en la fricción de nitrógeno seco disminuyó en ∼40%. Mayor velocidad reducida la fricción en ambiente sin efecto en nitrógeno seco. Estas tendencias se atribuyen a la formación asistida térmicamente de puentes capilares entre la punta y el sustrato en el aire, y al deslizamiento asistido térmicamente en nitrógeno seco. Las mediciones de fricción en tiempo real al modular la temperatura de la punta revelaron una barrera de energía para la condensación capilar pero con cinética más lenta en comparación con las mediciones isotérmicas que atribuimos al entorno térmico distintivo que se produce al calentar en tiempo real. Controlar la presencia de este capilar a nanoescala y el control asociado de fricción y adherencia ofrece nuevas oportunidades para la nanomanufacturación basada en puntas.