Se descubre la fricción sin contacto
Sciencedaily.com
Universidad de Constanza/22 de marzo de 2026
Resumen: Investigadores han descubierto la fricción sin contacto, impulsada exclusivamente por interacciones magnéticas. A medida que dos capas magnéticas se deslizan, sus fuerzas internas compiten, provocando constantes reordenamientos que aumentan drásticamente la resistencia a ciertas distancias. Esto genera un pico de fricción sorprendente en lugar de un aumento gradual, rompiendo una ley física establecida desde hace mucho tiempo.
HISTORIA COMPLETA
Esquema de dos capas magnéticas compuestas por imanes permanentes. Los imanes de la capa superior pueden girar libremente, mientras que los de la capa inferior están fijos. Cuando las capas se mueven una respecto a la otra, los imanes superiores se reorientan periódicamente, disipando energía y generando fricción sin contacto. Al disminuir la distancia entre las capas, que controla la carga efectiva, la fricción no aumenta monótonamente, en contra de lo que predice la ley de Amontons. Crédito: Hongri Gu
Investigadores de la Universidad de Constanza han identificado un tipo de fricción por deslizamiento completamente nuevo. En este caso, la resistencia al movimiento se produce sin contacto físico, surgiendo del comportamiento colectivo de elementos magnéticos. Sus hallazgos demuestran que la fricción no siempre aumenta de forma constante con la carga, como describe la ley de Amontons —una de las leyes empíricas más antiguas y aceptadas de la física—, sino que puede alcanzar un pico definido cuando el orden magnético dentro del sistema se ve alterado.
Durante más de 300 años, la ley de Amontons ha vinculado la fricción directamente con la fuerza que ejerce la presión sobre dos superficies. Esto coincide con la experiencia cotidiana, donde los objetos más pesados son más difíciles de mover que los más ligeros. La explicación habitual es que las superficies se deforman ligeramente bajo presión, creando puntos de contacto microscópicos que aumentan la resistencia.
En la mayoría de los sistemas tradicionales, estas deformaciones son menores y no alteran significativamente la estructura interna de los materiales durante el movimiento. Sin embargo, esta suposición puede no ser válida en sistemas donde el movimiento provoca cambios internos importantes. Los materiales magnéticos son un ejemplo clave, ya que el movimiento puede reorganizar su orden magnético interno.
Un experimento magnético sin contacto
Para investigar esta posibilidad, los investigadores diseñaron un experimento de sobremesa con una matriz bidimensional de elementos magnéticos que giraban libremente, situados sobre una segunda capa magnética. Aunque las dos capas nunca llegan a tocarse físicamente, su interacción magnética produce una fuerza de fricción medible.
Ajustando la distancia entre las capas, el equipo pudo controlar la carga efectiva mientras observaba directamente cómo cambiaba la estructura magnética durante el movimiento.
"Al modificar la distancia entre las capas magnéticas, pudimos llevar al sistema a un régimen de interacciones competitivas donde los rotores se reorganizan constantemente a medida que se deslizan", explica Hongri Gu, quien realizó los experimentos.
El conflicto magnético crea un pico de fricción.
Los resultados revelaron un patrón inesperado. La fricción es mínima cuando las capas están muy cerca o muy separadas. Sin embargo, a distancias intermedias, la fricción aumenta bruscamente.
Este efecto se produce debido a preferencias magnéticas contrapuestas. La capa superior tiende a alinear sus momentos magnéticos en una configuración antiparalela (paralela, pero apuntando en direcciones opuestas), mientras que la capa inferior prefiere una disposición paralela. Estas tendencias conflictivas fuerzan al sistema a un estado inestable.
A medida que las capas se mueven, los imanes cambian repetidamente entre estas configuraciones incompatibles de forma histerética (es decir, el estado actual depende de su historial anterior). Este cambio constante aumenta la pérdida de energía y produce un pico pronunciado de fricción.
Una nueva explicación para la fricción sin superficies
"Desde una perspectiva teórica, este sistema es notable porque la fricción no se origina en un contacto físico superficial, sino en la dinámica colectiva de los momentos magnéticos", explica Anton Lüders, quien desarrolló la descripción teórica.
Las interacciones magnéticas contrapuestas provocan reorientaciones repetidas durante el movimiento, lo que genera una fuerza de fricción que no varía linealmente con la carga. Lejos de ser una excepción, la ruptura de la ley de Amontons en este caso se deriva directamente del comportamiento del ordenamiento magnético durante el deslizamiento.
«Lo más destacable es que la fricción en este caso surge enteramente de una reorganización interna», añade Clemens Bechinger, quien supervisó el proyecto. «No hay desgaste, ni rugosidad superficial, ni contacto directo. La disipación se genera únicamente por reordenamientos magnéticos colectivos».
Aplicaciones futuras de la fricción magnética sin contacto
Dado que la física subyacente no depende de la escala, estos hallazgos podrían aplicarse mucho más allá del montaje experimental. Efectos similares podrían ocurrir en materiales magnéticos de espesor atómico, donde incluso pequeños movimientos pueden alterar el orden magnético. Esto abre nuevas vías para estudiar y controlar el magnetismo mediante mediciones de fricción.
De cara al futuro, la investigación sugiere la posibilidad de ajustar la fricción sin desgaste físico. Mediante la histéresis magnética, podría ser posible regular la fricción de forma remota y reversible. Esto podría dar lugar a tecnologías como metamateriales friccionales, sistemas de amortiguación adaptativa y componentes de control sin contacto.
Entre sus posibles aplicaciones se incluyen los sistemas micro y nanoelectromecánicos, donde el desgaste limita la vida útil de los dispositivos, así como los cojinetes magnéticos, los sistemas de aislamiento de vibraciones y los materiales magnéticos ultrafinos, donde el movimiento y el magnetismo están estrechamente relacionados. En términos más generales, la fricción magnética ofrece una nueva forma de estudiar el comportamiento de giro colectivo mediante mediciones mecánicas, conectando así los campos de la tribología y el magnetismo de una manera novedosa.
______________
Fuente de la noticia:
Materiales proporcionados por la Universidad de Constanza . Nota: El contenido puede ser editado para ajustarse al estilo y la extensión.
___________
Referencia de la revista:
Hongri Gu, Anton Lüders, Clemens Bechinger. Fricción magnética no monótona a partir de la dinámica colectiva de rotores . Nature Materials , 2026; DOI: 10.1038/s41563-026-02538-1
Universidad de Constanza. «Se descubre la fricción sin contacto al romperse una ley de 300 años de antigüedad por las fuerzas magnéticas». ScienceDaily. ScienceDaily, 22 de marzo de 2026. < www.sciencedaily.com/releases/2026/03/260322020243.htm > .
