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Un maravilloso lubricante sólido

Por Francisco Javier Flores Ruiz*
sábado, 16 de diciembre de 2017 · 00:00

El conocimiento empírico acerca de la fricción y lubricación que se obtiene con el paso de los años nos indica que para facilitar el deslizamiento entre dos superficies en contacto, es necesario agregar un lubricante; tal como lo hicieron los egipcios para transportar grandes bloques de piedra sobre tablas de madera lubricadas hace más de 4,000 años. La principal función de un lubricante es evitar que las superficies opuestas entren en un estrecho contacto a nivel atómico o molecular.

Es decir, a escalas de longitud cientos o miles de veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano. La mayoría de los lubricantes son líquidos, como el que usa el motor de nuestro automóvil, pero cuando las condiciones exceden sus límites de funcionamiento, ej. temperaturas extremas o entorno de vacío, la atención se dirige hacia los lubricantes sólidos.

Quizá el lector ha escuchado poco acerca de tales lubricantes, pero uno de los más destacados lo encontramos en nuestra vida diaria, o mejor aún, lo usamos desde que aprendemos a escribir. Este maravilloso lubricante es el grafito, que encontramos en los lápices y está formado por átomos de carbono, el cual es el componente fundamental de los compuestos orgánicos.

Ya que el carbono tiene la propiedad de unirse con otros átomos de carbono, es posible encontrarlo de manera natural como diamante, grafito y carbón. En el grafito, los átomos de carbono están colocados en los vértices de un hexágono regular que se repite muchísimas veces sobre un plano, la fuerza que mantiene unido a estos átomos se llama enlace y actúa, a grandes rasgos, como un resorte muy rígido en el plano.

La configuración anterior se denomina hoja de grafeno o monocapa; cuando una hoja de grafeno se coloca encima de otra, se llama bicapa y así sucesivamente. Al deslizar una hoja de grafeno encima de otra se observa que casi no se requiere aplicar fuerza, esto se debe a que el enlace entre capas es muy débil. Esta débil fuerza mecánica entre capas es responsable de la formación de una película de transferencia suave por desgaste entre dos cuerpos que en su estructura atómica contienen átomos de carbono.

Esta película de transferencia es bastante inerte, es decir, no reacciona con otros átomos del entorno donde se desenvuelve el contacto, así, los cuerpos en contacto pueden deslizarse uno sobre otro hacia atrás o hacia adelante proporcionando de este modo lubricación.

Así, cuando escuche el término lubricación o fricción solo recuerde que además de los aceites y grasas que identificamos en la vida cotidiana, también existen lubricantes sólidos como el grafito del que se pueden obtener hojas de grafeno, las cuales tienen otras excitantes propiedades que la ciencia busca dirigir en aplicaciones para mejorar nuestra vida diaria.

*El autor pertenece al Sistema Nacional de Investigadores

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