Сталь с узором в виде змеиной чешуи значительно снижает трение

Сталь с узором в виде змеиной чешуи значительно снижает трение

Боязнь змей находится в верхней части списка человеческих фобий, но, несмотря на негативную репутацию, эти рептилии являются важной составляющей нашей экосистемы, в то же время демонстрируя уникальные биологические возможности. Змеи передвигаются по поверхности невероятным образом, и ученые из Технологического института Карлсруэ выяснили, как использовать эту особенность во многих областях от протезирования до создания жестких дисков.

Изучение змей уже помогло улучшить передвижение роботов в песке и создать автономную зарядку для электромобилей. Теперь же физика змей может помочь уменьшить трение и износ механических систем.

Кристиан Грейнер и Михаэль Шафер разработали процесс, придающий компонентам  электромеханических систем структуру чешуи рептилий. Генерируя трение в определенных точках, змея может двигаться вперед с минимальным повреждением чешуи.  С помощью волоконного лазера они нанесли узор на стальной болт диаметром 8 мм. Один из вариантов был вдохновлен перекрывающимися чешуйками питона. Второй дизайн имел широкие вертикальные ряды, подобно песочной ящерице. Нанеся подобное покрытие на стальной болт, исследователи протестировали новую текстуру, сравнив степень трения с нетекстурированной поверхностью. Оба варианта были протестированы на смазанной (сталь) и несмазанной (сапфир) поверхностях.

Сталь с узором в виде змеиной чешуи значительно снижает трение

При наличии смазки нетекстурированная поверхность генерировала меньше трения, в то время как на обработанном болте трение увеличивалось в 1.6 раз в случае с «ящерицей» и 3 раза в варианте «питона». В сухих же условиях нетекстурированная поверхность показывала наибольшую степень трения, в то время как на чешуйчатой поверхности трение уменьшалось. При этом наблюдались значительные различия в производительности узкой и широкой текстуры.

Исследователи ожидали, что узкая (питон) текстура будет более эффективна, так как она ближе к естественному аналогу. В дальнейших экспериментах планируется проверить, как размер чешуек и твердость материала влияет на трение болта.

Сталь с узором в виде змеиной чешуи значительно снижает трение

Хотя это не было основной целью исследования, команда оценила степень износа поверхности материала. Чрезвычайно малые повреждения наблюдались даже на жестких материалах, таких как сталь и сапфир, а это значит, что текстурирование может потенциально применяться в сухих контактных устройствах, которые выигрывают от низкой степени трения и высокой износостойкости.

 

Источник: gizmag

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top