| dc.description.abstract | Friksjon er et sentralt fenomen i hverdagen vår, men de fleste overser nok hvor essensielt det faktisk er.
I dagliglivet omgir vi oss med både smart og tradisjonell teknologi hvor friksjonsinteraksjoner er avgjørende for kvaliteten.
Med den raske teknologiske utviklingen vi ser i dag -- spesielt innen regnekraft og tenkende maskiner -- har nanoteknologi blitt sentralt for videre fremskritt.
Friksjonskrefter -- som følge av interaksjoner på nanonivå -- kan være dominerende.
I løpet av de siste tiårene har det blitt viktig å forstå dette for å fullt ut kunne utnytte nanoteknolgi.
Det er av særlig interesse å utforske komplekse fenomener, som nanoskala isfriksjon.
Høykvalitets isfobiske materialer kan gjøre teknologi mer anvendelig i de nordligste, sørligste og mest høytliggende regionene i verden.
For å utvikle solide isfobiske materialer, kreves en god forståelse av friksjons mekanismene som oppstår av vekselvirkningene mellom de ulike atomene i kontaktflaten.
Atomistisk modellering og molekylærdynamikk blir i dette prosjektet anvendt for å undersøke friksjon som følge av is i kontakt med polymerer.
Dette prosjektet undersøker effektene av faktorer som normalkraft, hastighet og intermolekylære interaksjonspotensial på nanonivå, samt hvordan disse nøkkelfaktorene innvirker på strukturendringer som følge av friksjons interaksjonene.
Molekylærdynamikk-simuleringene viser tydelige forskjeller mellom friksjon på et makronivå og på et nanonivå.
På grunn av den høye oppløsningen ved bruk av molekylærdynamikk-simuleringer, ble vekselvirkningene mellom vannmolekylene og polymer kjedene avdekket i alle de modellerte systemene.
Fra de ulike systemene med forskjellige friksjonsparametre, ble 4 ulike typer friksjonsinteraksjoner identifisert.
Type I og Type III viste tydelig en stick-slip oppførsel, liknende det som er observert i eksperimenter gjennomført med atomkraftmikroskopi.
Type II viste tydelig trykk og glide smelting av isoverflaten, som førte til stor friksjonskraft og vesentlige strukturelle endringer i is-mediet.
Type IV viser hvordan en stor normalkraft kombinert med superhydrofobe polymerer kan føre til at vannmolekylene blir presset inn og gjennom polymeret.
For alle simuleringene ble utviklingen av isens struktur, med utgangspunkt i kontaktflaten, undersøkt nøye.
Dette utvikler kunnskapen vår om isfriksjon på nanonivå.
Resultatene viser at molekylærdynamikk-simuleringer er et nyttig verktøy for fremtidig forskning på hvordan kontaktflater med is utvikler seg og hvordan dette bidrar til isfriksjon.
Dette kan gi nyttig innsikt i hvordan en helhetlig teori om isfriksjon kan bygges opp, fra hvert enkelt kontaktpunkt. | |
| dc.description.abstract | Friction is a central phenomenon in our daily lives, yet the great extent to which it is essential is often overlooked.
In our daily routines, we surround ourselves with both smart and more traditional technologies, where frictional interactions play a key role in determining quality.
With the rapid technological advancements today -- particularly in computational power and thinking machines -- nanotechnology has become crucial for further scientific progress.
Friction forces, which result from interactions at the nano-level, can be quite dominant.
In recent decades, a deep understanding of nanoscale friction phenomena has become essential to fully unlock the potential of nanotechnology.
There is a particular interest in exploring complex phenomena, such as ice friction at the nanoscale.
High-quality ice-phobic materials can make technology more adaptable in the world's northernmost, southernmost, and most elevated regions.
To develop effective ice-phobic materials, it is imperative to understand the friction mechanisms that arise from the interactions between individual atoms at the contact surface.
In this study, atomistic modelling and molecular dynamics are employed to investigate friction resulting from ice and polymers in contact.
The thesis investigates the nanoscale effects of key factors including normal force, velocity, and the intermolecular interaction potential.
It further explores how these factors influence structural changes resulting from the frictional interactions.
Molecular dynamics simulations clearly differentiate between friction at macroscale and nanoscale.
Owing to the superior resolution of these molecular dynamics simulations, the interactions between water molecules and polymer chains were captured in all the modelled systems.
From various systems with different friction parameters, 4 distinct types of frictional interactions were identified.
Type I and Type III evidently exhibited a stick-slip behaviour, similar to observations in experiments conducted with atomic force microscopy.
Type II exhibited melting of the ice surface induced by both pressure and sliding, resulting in pronounced frictional forces and major structural changes to the ice.
On the other hand, Type IV demonstrates how a significant normal force, combined with superhydrophobic polymers, can cause the water molecules to be pushed into and through the polymer.
In all simulations, the evolution of the ice's structure, starting from the contact surface, was meticulously examined, offering a deeper understanding of ice friction interactions at the nanoscale.
The findings suggest that molecular dynamics simulations are a valuable tool for future research into how contact surfaces with ice evolve and how this contributes to ice friction.
This could offer valuable insights into how a comprehensive theory of ice friction, grounded in each individual asperity of contact, can be constructed. | |
