Физики новый механизм трения открыли.

Ученые открыли новый механизм трения скольжения, возникающий без механического контакта и обусловленный коллективной динамикой магнитных моментов. Эксперименты показали, что он не подчиняется закону амонтона (325 лет), связывающему силу трения с нагрузкой. Исследователи провели настольный эксперимент с двумерной решеткой свободно вращающихся магнитных элементов, движущихся над вторым магнитным слоем. Результаты в Nature Materials опубликованы
. Слои не вступают в физический контакт, но их магнитная связь порождает трение. Меняя расстояние (нагрузку), ученые наблюдали за внутренней магнитной конфигурацией.

"Изменяя Зазор, мы Можем Перевести Систему в Режим Конкурирующих Взаимодействий", - объясняет хунри Гу (гонконгский университет. Трение наименьшее при малых и больших расстояниях. На промежуточных дистанциях возникает несовместимость: верхний слой "Предпочитает" антипараллельную ориентацию моментов, нижний - параллельную. Это вынуждает систему переходить в нестабильную конфигурацию, магниты переключаются с гистерезисом, что резко усиливает потери энергии.

"Трение Возникает не от Физического Контакта, а от Коллективной Динамики Магнитных Моментов", - поясняет Антон людерс (инсбрукский университет. Конкурирующие взаимодействия приводят к немонотонной зависимости силы трения от нагрузки, что делает магнитное трение исключением из закона амонтона.

Руководитель исследования Клеменс бехингер (констанцский университет) отмечает: "здесь нет износа, нет шероховатости поверхности и нет прямого контакта. Диссипация лишь коллективными магнитными перестройками порождается". Физика не зависит от масштаба: аналогичные эффекты возможны в атомарно тонких магнитных материалах.

В долгосрочной перспективе работа указывает на создание не подверженных износу фрикционных интерфейсов. Используя магнитный гистерезис, трением можно управлять дистанционно для фрикционных метаматериалов, адаптивных демпферов или бесконтактных регулирующих элементов. Применения охватывают сферы от микро - и наноэлектромеханических систем до магнитных подшипников и атомарно тонких магнетиков.