¿Qué es la superlubricidad?

La superlubricidad es un fenómeno material especial en el que la fricción entre dos materiales cae casi a cero. La verdadera fricción cero no es termodinámicamente permisible, pero la superlubricidad se acerca. Este fenómeno de superlubricidad ocurre cuando dos superficies tienen redes cristalinas que están en contacto inconmensurable, lo que significa que la disposición de los cristales es tal que solo una pequeña minoría de los átomos en la superficie entran en contacto con la superficie opuesta, generando una cantidad de fricción muy pequeña.

Hasta ahora, la superlubricidad se ha observado de forma más prominente con el grafito, aunque también se ha observado brevemente entre láminas de mica o entre una aguja de tungsteno y una superficie de silicio o grafito. La superlubricidad se descubrió cuando los físicos estudiaron, con muy alta precisión, la fuerza de fricción entre las superficies de los cristales. Cuando hay un «desajuste de celosía» entre dos de estas superficies, la fricción puede desaparecer casi por completo. Este desajuste de celosía se logra simplemente jugando con la orientación de las capas de cristal entre sí.

La superlubricidad es interesante porque tiene lugar en un ambiente seco (dos caras de cristal) en lugar del ambiente húmedo normalmente asociado con los lubricantes. En un lubricante convencional, la acción de batir entre las moléculas de lubricante y las superficies adyacentes en realidad produce algo de fricción, provocando calor, pérdida de energía y límites de material. En superficies superlubricantes diseñadas con precisión, esta pérdida de energía marginal prácticamente desaparecería, haciendo posible nuevos tipos de ingeniería. Desafortunadamente, asegurar la correcta orientación y estabilidad de las celosías cristalinas podría requerir ingeniería a nanoescala, algo fuera del rango de fabricación actual.

La superlubricidad se acuñó en relación con las cualidades de superconductividad y superfluidez, aunque no tiene similitudes reales con estas. La superlubricidad y su estudio es un campo relativamente reciente, que surgió en 1991 pero que no se estudió mucho mientras tanto. En superconductividad, la electricidad fluye sin resistencia, y en superfludidad, un fluido fluye sin resistencia (fricción). Aunque los superfluidos no tienen fricción, similares a los superlubricantes, el mecanismo físico subyacente es fundamentalmente diferente.