För de flesta, det första som kommer att tänka på när de tänker på Leonardo da Vinci är Mona Lisa, eller hans skisser av den vitruvianska mannen. Fans av pulp fiction eller populär biograf kan till och med finna att deras sinnen glider till minnen av Da Vinci-koden, den mystiska thrillern. Inte jag, fastän. Jag är engagerad i studiet av friktion, kraften som motstår den relativa rörelsen mellan ytor. Vad de flesta kanske inte inser är att Leonardo var ansvarig för den första systematiska studien av friktion.

Friktion är viktig för vår dagliga tillvaro och finns överallt omkring oss. Börjar med att borsta tänderna på morgonen, köra bil och lita på ett bra grepp på däcken, eller titta på en mekanisk klocka med förtroende för att alla miniatyrdelar fungerar korrekt för att visa oss en korrekt tid. Som ett vetenskapsområde, studie av friktion är en del av tribologi, en gång kallad "det viktigaste ämnet som ingen har hört talas om".

Tribologi är vetenskapen och konstruktionen av interagerande ytor i relativ rörelse. Det inkluderar studier och tillämpning av friktionsprinciperna, smörjning och slitage. Ordet tribologi kommer från grekiskan "tribo" ("jag gnuggar") och suffixet "logos" ("studie av", "Kunskap av"). Ordet är drygt 50 år gammalt och myntades av Peter Jost, en brittisk maskiningenjör anses vara grundaren av disciplinen. En rapport beställd av den brittiska regeringen, lyfte fram kostnaden för friktion, slitage och korrosion på landets ekonomi.

1966 uppskattades den kostnaden till 1,1–1,4 % av nationell BNP och, som ett resultat, den brittiska regeringen etablerade flera nationella centra för att ta itu med problem i samband med friktion.

Tidiga verk

Leonardo förstod mycket väl att friktion är en begränsande faktor i designen av hans revolutionerande maskiner. Han arbetade med ämnet i mer än 20 år, vilket framgår av hans vackert illustrerade anteckningar och skisser. Leonardo skilde på rullande och glidande friktion och gjorde observationer att ytråhet har en inverkan på hur lätt det är att flytta olika material. Hans tribologiska experiment dikterades av hans nyfikenhet, men kanske främst genom sin pragmatiska natur, eftersom han behövde pålitliga mekaniska lösningar för konstruktionen av sina komponenter. I sina anteckningsböcker, vi kan hitta bevis för att studera friktion hos enkla block, men även skruvgängor, hjul och yxor.

Han var den första att registrera friktionslagarna och han lyckades uppnå det genom att designa experiment med strängar, remskivor och vikter. Experiment baserade på samma principer utförs på moderna friktionstestare som kallas tribometrar. Vissa av dessa testare erbjuder en förmåga att mäta friktionskrafter i en liten skala och kan kosta långt över £200k på grund av deras komplexitet och sofistikerade karaktär hos mätelektronik.

Som det visar sig, Leonardo publicerade aldrig sina fynd om friktion – och han fick aldrig kredit för sina visionära fynd. Det var inte förrän 1979, när den framträdande boken om tribologins historia publicerades, och Leonardos nu berömda tribologiska skisser avslöjades.

Moderna applikationer

I dag, tribologer runt om i världen bygger på den grund som Leonardo lagt. Moderna studier bekräftar vikten av brådskande utveckling av ytor med låg friktion för att kontrollera energiförbrukningen, ekonomiska utgifter och CO₂-utsläpp på global skala. Att förstå grunderna för friktion är nyckeln för en design av pålitliga och effektiva elektriska fordon, vindturbiner, och medicinska implantat såsom höftproteser.

Jag har ägnat min karriär åt att designa, testa och karakterisera ytor genom att applicera funktionella beläggningar, ett område som kallas "surface engineering". Mitt arbete går ut på att använda olika tribometrar och jag tycker att det är oerhört användbart att reflektera över mina experiment och relatera dem tillbaka till tidiga Leonardos studier.

Fem århundraden efter Leonardos död och 50 år efter att tribologiordet myntades, tribologer tittar på ett bredare sammanhang av digital teknik och designar funktionella ytor som känner av, svarar och ansluter.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.