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Superlubricity-near zero friction from nanodiamonds | Anirudha Sumant | TEDxNaperville


[Musica]
per favore unisciti a me nel fare un po ‘
esperimento sei pronto
okay, quindi metti le mani insieme e
inizia a sfregarti in questo modo puoi farlo
un po ‘meglio, più veloce, vieni, sì, puoi
fallo ok ora possiamo sentire il tuo
le mani puoi sentirti un po ‘più caldo
okay e sai perché si sbagliano
sì è a causa di attrito così quando
stai facendo scorrere le mani che deve
superare un po ‘di resistenza
che è a causa della tua pelle e di quello
la resistenza si chiama attrito e lo è ancora di più
la forza e più è la velocità di più
è la resistenza e quella resistenza
sai che l’energia si disperde
la forma di calore così ogni volta che c’è un
più attrito c’è più calore ma
questo calore non potrebbe essere buono per certo
applicazioni o in realtà molti
applicazioni quindi l’auto che disegni
oggi per venire a questo evento e se lo è
diciassette auto a combustione interna
per cento dello sfregamento che conosci
l’energia che entra nel tuo motore è
perso e se è una somma di quelli
veicolo elettrico quindi si riduce all’8,5%
l’energia è persa solo a causa di
attrito ora possiamo pensare a come tu
sapere che l’attrito sta colpendo ogni giorno di
la tua vita ora che ne dici se te lo dicessi
qualcosa di simile sta per cambiare
l’industria del lubrificante in modo da pensare
quello e noi ritorneremo a quello più tardi
ma l’ attrito è ovunque e il
l’attrito è ovunque nel mondo
viviamo e sperimentiamo il
attrito sai che non importa quale sia il
che in una camminata di voi conoscete la vita che noi
siamo
e per ridurre l’attrito che usi
tipo di lubrificanti potrebbe essere a
lubrificanti a base di olio o potrebbe essere un
lubrificanti solidi come una grafite o
potrebbero essere dei film sottili e questo aiuta
per ridurre l’ attrito ed è enorme
industria e se vedete entro il 2025 sta andando
per essere 86 miliardi di dollari è un enorme
interessante ora pensa a questo se tu
considera tutti i sistemi meccanici in
il mondo sul pianeta e quali hanno
i movimenti rotatori scorrevoli rotanti e
in qualche modo se possiamo migliorare il loro
prestazioni solo dell’1,3 percento allora
questo porterà a risparmiare circa 173
milioni di barili di petrolio e questo è uguale
a circa 12 miliardi di dollari così giusto
il miglioramento dell’1,3 percento ti dà
dodici miliardi di dollari vendendolo non a
menzione sai quanti barili di petrolio
che stai salvando che altrimenti andrebbe
conosci l’ambiente perché
l’olio è usato come lubrificante ovunque così
in tutto il mondo le persone stanno guardando
trovare un lubrificante migliore che non lo è
sarà solo un ambiente
amichevole ma ridurrà l’attrito
ridurre l’usura e sarà molto economico
e durerà più a lungo e ci sono
milioni e miliardi di dollari
speso nel trovare quel lubrificante perfetto
e il National Lab termico che abbiamo
approccio diverso guardiamo le cose
a livello fondamentale verso il
livello atomistico per vedere se possiamo cambiare
le cose a livello atomico che lo faranno
avere un impatto su scala molto più grande come
scala macroscopica infatti lo sai lì
è un nome per il ramo della scienza
che fa esattamente questo ed è
chiamato nanotecnologia in altre parole
scienza delle piccole cose
ora puoi chiedere quanto sia piccolo e io piccolo
pensa che possa essere spiegato da questo
bella foto di una famiglia che ti ha
Conosco bene su una spiaggia assolata, quindi se
guardi attentamente questa immagine
vedrai il diametro del Sole
1,4 miliardi di metri e poi se guardi
al culmine di una persona è su di te
conosci 2 metri e poi se guardi
conosci il grano della sabbia e
quello è varia tra trovare mille
nanometri a 1 mm a seconda se
sei alle Hawaii o in Florida così
e forse sai che stai usando un po ‘
tipo di crema solare e quella
contiene nanoparticelle di biossido di titanio
circa la dimensione di 100 nanometri e tu
Conoscere l’acqua nell’oceano il diametro
di queste molecole d’acqua circa 0,275
nanometri ora hai qualche idea
sulla scala lente in modo che il nanometro
un miliardesimo di metro e aggiungi questo nano
le cose in scala sono completamente strane
loro non sai sembrare come se tu
vederlo e si comportano completamente
diverso quindi lo guardiamo così perché
delle dimensioni così ridotte che conosci ognuna
tanto una grande superficie rispetto a una massa
e che la superficie interagisca con il
ambiente ed è per questo che a tale
piccola scala il materiale si comporta
completamente diverso e questo è chiamato
nanotecnologia ora come questo
la nanotecnologia ci sta aiutando a costruire
il letto dei lubrificanti del futuro ora
potresti aver usato questo dispositivo al
scuola elementare di cui non sto parlando
Apple Pangea è una matita di grafite
e se guardi l’apice di punta di questo
matita di grafite e poi guardati
sapere per esempio il confronto strappare il
granello di sabbia e poi se lo hai preso
sotto il microscopio ottico e ingrandire
da migliaia di volte poi si vedrà questo
bellissima struttura
quattro bei strati di questa grafite e
accatastati milioni di questi
strati e sono tenuti insieme da
molto debole, sai
forza una forza atomica e questo è chiamato
Wonderwall force e quando stai scrivendo
lo sai sulla carta quindi solo il
attrito tra questa matita e una carta
è sufficiente per rimuovere o rimuovere alcuni
di questi conoscete strati grafitici e
è così che puoi scrivere così può
prendere un po ‘ più sofisticato
microscopio elettronico a tecnica che può
si sa saltare in aria ancora più in alto
ingrandimento come duecentomila
volte e poi vedi queste belle
piani atomici della grafite separati
per punto di distanza tre quattro nanometri
ora la cosa interessante è accaduta nel 2004
due scienziati dell’Università di
Manchester nel Regno Unito non solo siamo in grado di farlo
separare questo foglio di un atomo sottile di a
grafite usando solo lo scotch di
Certo che dovevano farlo, ne sai molti
volte ma erano in grado di misurarne la sua
proprietà e quindi sono in grado di misurare
le proprietà erano stupite perché
solo un singolo foglio di questa grafite
ha proprietà completamente diverse da
la grafite di massa quindi in altre parole se
consideriamo questo è un grafite di massa come
un materiale genitore e poi facciamo
considera questo si conosce un foglio di a
la grafite è una grafite infantile quindi questa
la grafite infantile è molto più intelligente, sai
molto meglio di questo genitore ha un senso
destra
se lo dico a mio figlio , sarebbe come
ma così chiamano questo materiale
grafene e ha proprietà sorprendenti
è come 200 volte più forte dell’acciaio
porta il calore cinque volte meglio
di rame ed è uno dei migliori
conduttore di elettricità questi sono i
solo tre quattro opere che ti sto dicendo
ci sono molte proprietà di questo tipo
meglio della grafite di massa e
a causa di questo questo materiale in realtà
sai che queste persone hanno preso Nobel
Premio in fisica nel 2010 e poi in seguito
su hanno scoperto che ci sono anche
altro materiale stratificato che ha tipo di
proprietà simili come il molibdeno
disolfuro e così via in effetti che dà
alla nascita di una nuova branca della fisica
chiamato fisica di due dimensioni
materiali quindi in questo caso ne hai due
diamanti e questo significa che hai solo
la superficie che conosci non è ingombrante
l’elettrone che va in superficie
non vedrà alcun ostacolo che sarà giusto
sai passare da dove come se quello
l’elettrone è nel materiale sfuso come
materiale tridimensionale allora lo farà
essere influenzato dagli altri atomi in giro
così stavamo guardando questo grafene
che è fondamentalmente diverso da te
conoscere in termini di proprietà meccaniche
rispetto alla grafite e poi
quello che abbiamo visto è che in caso di a
grafite quando la usi come lubrificante
tra due superfici di scorrimento che tende a
agglomerato e qualche volta perfino
rimproverare il materiale ma in caso di a
grafene che è solo bidimensionale
materiale scivola piacevolmente come un mazzo di
auto e poi riduce l’attrito
drasticamente e anche l’usura così ciò che noi
ho trovato è che questo grafene non lo è
solo ecologico ma è
sai che produce questo cinque volte di meno
attrito e usura 10.000 volte inferiore
non è fantastico, voglio dire, è già così
iniziando ad apparire come a
conosci un lubrificante ideale e la maggior parte
importante funziona in aria umida e secca
qui perfettamente bene non v’è alcuna solida
lubrificante che può funzionare in qualsiasi tipo di
ambiente quindi questo era già tornato
attraverso ma volevamo fare un passo
oltre volevo vedere possiamo andare al
limite fondamentale possiamo ridurre il
attrito e usura a quasi zero e
è qui che combiniamo il grafene con un
un altro cugino della famiglia di carbonio
diamante ma sotto forma di nano diamanti
dal modo in cui questi nano diamanti sono
prodotto in un modo molto diverso da te
in realtà ti faccio conoscere il TNT
esplosivi che lo avvolgono attorno al
grafite e poi gettare nel
camera e boma in acciaio inossidabile e
a causa della pressione molto alta e
temperatura producendo l’onda d’urto della
la grafite si trasforma in diamante così quando noi
combina questo grafene e il diamante nano
insieme quello che abbiamo visto è il super
lubrificabilità ed è qui che abbiamo visto il
l’attrito sta scendendo quasi allo zero e
che era molto sorprendente vedere che per
eravamo la prima volta al mondo
vedendo l’attrito e siamo giù
zero a scala macroscopica ora come fa
ciò accade e ricorda questa immagine
che hai visto prima è ciò che sei
guardando è la palla marrone è un nano
diamante e il tappeto verde alla ricerca
le cose sono un grafene e tu lo sai
al grafene piace avvolgere e poi
scorrere bene e formare sai questo
una specie di bella palla in scala nano
cuscinetto e questo cuscinetto a sfere su scala nanometrica
puoi immaginare di sapere che lo sono
scivolando sulla superficie milioni
milioni di quelli e riducendo l’attrito
e indossare così è stato un aspetto fondamentale
svolta che abbiamo visto che può
essere usato sai ovunque c’è olio
e una volta che si sostituisce l’olio con questo
bella piccola pausa e certo che hai
usarlo in un ambiente secco ma se
sai come ottenere un basso attrito
e basso consumo a zero è
completamente possibile
ora le scoperte come questa
cambia davvero il nostro modo di pensare ed è
davvero importante che quelli
le scoperte non ci ricordano no
rimani in laboratorio ma esci e
è così che abbiamo iniziato a collaborare
l’industria per vedere come questa tecnologia
potrebbe essere commercializzato ulteriormente e in
questo caso in caso di petrolio e gas
industrie quello che abbiamo visto è che il
l’olio viene estratto dal profondo del
fondo dell’oceano e poi sai che hanno visto
petrolio e gas naturale quando perforano
dentro molto sai molto più a fondo
terra poi ha una pressione molto alta e
la temperatura quindi hai bisogno di un sigillo c’è a
dispositivo chiamato sigilli meccanici che
protegge il rilascio o la perdita di
i gas nell’ambiente e se
guardi il rilascio totale di
gas serra nell’ambiente
solo negli Stati Uniti è solo circa 2 milioni
tonnellate e questo è un grande barcollante
numero
quindi con questa solida lubrificazione
tecnologia crediamo che questo potrebbe essere
ridurre ulteriormente e quindi può aumentare il
durata della vita di voi conoscete questi lubrificanti
la tecnologia per usarlo anche per te no
utilizzare ulteriormente e rendere questo tipo di
piattaforma più sicura ora in caso di in caso di
questa industria del disordine e del metallo
e questo è anche usato per fare la tua auto
telaio infatti ogni settore conosce
deve passare attraverso questo processo per fare
il telaio auto e in esso vi capita
ottenere temperature più alte, quindi c’è a
stampaggio di metalli in metallo che accade e dentro
caso di attrito che produce a
punto debole e questo è quello che sai davvero
influenzare direttamente la sicurezza del
passeggero in caso di incidente o
impatto quindi anche qui crediamo che l’uso
di questa solida tecnologia di lubrificazione
migliorerà la prestazione si ridurrà
l’attrito e influenzerà direttamente
migliorare la sicurezza del passato
oltre a migliorare la produzione
capacità al costo molto più basso
l’altro esempio è davvero nel
tecnologia delle turbine eoliche e uno dei
il problema in questo caso è davvero quello di cambiare
questo tipo di cuscinetti è quello che sono
per lo più lubrificati ad olio e la vita
di questo cuscinetto lubrificato ad olio è un
problema quindi ogni volta che c’è un problema
con questo portarti come sai
completamente rinnovare questo e c’è enorme
quantità di sforzi e denaro coinvolti così
utilizzando una solida tecnologia di abrasione noi
pensa di sapere che non solo
aumentare la durata di questo cuscinetto
ma anche ridurre il costo e la volontà
migliorare l’efficienza in modo dirompente
le tecnologie cambiano il mondo e dentro
questo caso quello che abbiamo visto è che il
industria dei lubrificanti è pronta a prendere un
il prossimo gigante balzerà nel futuro
cambierà il corso del lubrificante
industria per sempre
la cosa più importante saranno questi lubrificanti
essere lubrificanti verdi e aiuterà anche
per mantenere il nostro pianeta più pulito e più sicuro
grazie
[Applausi]
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