Mit lehet nanotechnológia (Bogdanov, hogy
A súrlódás a mikroszkóp alatt
A súrlódás találkozunk lépten, de súrlódás nélkül, akkor nem lenne egy lépést. Lehetetlen elképzelni egy olyan világot súrlódás nélkül. A súrlódás hiánya miatt, sok rövid távú mozgások, hogy továbbra is a végtelenségig. A föld megremegett folytonos a földrengések, mint a tektonikai lemezek folyamatosan szembesül egymással. Minden gleccserek azonnal hengerelt a hegyek és a Föld felszínén lenne viselt por utolsó szél. Csakúgy, hogy még mindig van fény a súrlódási erő!
Másrészt, a súrlódás a gépalkatrészek okoz számukra, hogy viselni, és további költségeket. Durva becslések azt mutatják, hogy a kutatás tribológiai - a tudomány súrlódás - lehetne megmenteni körülbelül 2-10% -a az országos bruttó hazai termék.
Két legfontosabb emberi találmány - a kereket, és így a tűz - a kapcsolódó súrlódási erő. Találmány a kerék segített, hogy jelentősen csökkenti az erő, amely megakadályozza a mozgást és így a tűz szállított súrlódási erő szolgálatában az ember. Mostanáig azonban a tudósok messze nem teljes megértése a fizikai alapjait a súrlódás. És nem azért, mert az emberek már egy ideje már nem érdekel ez a jelenség.
Az első készítmény tartozik, a nagy súrlódási törvényi Leonardo (1519), akik azt állították, hogy a súrlódási erő, amely akkor keletkezik, amikor a test a másik felülettel való a test arányos a nyomóerő ellen irányul a mozgás irányát, és nem függ az érintkezési terület. Ez a törvény fedezték fel 180 évvel H. Amontons, majd a munka a finomított C. Coulomb (1781). Amontons medál és bevezette a súrlódási tényező, mint a súrlódási erő kapcsolata a terhelést, így ez az érték a fizikai állandók, teljesen meghatározza a súrlódási erő bármely két egymással érintkező anyagok. Eddig ez a képlet
ahol FFR - súrlódási erő, N - szorítóerő komponens merőleges az érintkezési felületen, és # 956; - súrlódási együttható, az egyetlen formula, amely megtalálható a tankönyv fizika (lásd 29. ábra ..).
29. ábra készítmény klasszikus törvénye súrlódás.
Két évszázad, bizonyítani kísérletileg törvény (1) senki sem tagadhatja, és eddig ez úgy hangzik, mint 200 évvel ezelőtt:
· A súrlódási erő arányos a normál erőkomponens, nyomó felület mentén mozgó test és mindig jár az ellentétes irányba a mozgás irányát.
· A súrlódási erő nem függ a méret az érintkezési felületen.
· A súrlódási erő nem függ a csúszási sebesség.
· Force statikus súrlódás mindig nagyobb, mint a súrlódási erő.
· A súrlódási erőt csak attól függ, hogy a két anyagot, amely csúszik egymáson.
Már a XIX század világossá vált, hogy a törvény Amonton-Coulomb (1) nem mindig helyesen írja le a súrlódási erő és a súrlódási együtthatók semmi esetre sem általános jellemzőit. Először is, azt is megjegyezte, hogy a súrlódási tényező függ nemcsak a mi anyagok érintkeznek, hanem attól is, hogy simán feldolgozott érintkező felületek. Azt találtuk, például, hogy a súrlódási együttható vákuumban mindig nagyobb, mint normál körülmények között (lásd. Az alábbi táblázatot).
Lehetőség van természetesen arra, hogy egy másik utat, és tanul súrlódás „réz réz” intézkedés hatályba mozgásban tökéletesen csiszolt felülete és vákuumban gázmentesítjük. De akkor ez a két darab réz egyszerűen összetapadnak, és a tapadási súrlódási együttható kezd nőni eltelt idő érintkező felületek. Ugyanezen okok miatt, a súrlódási együttható függ a sebesség (növelje annak csökken). Ezért, hogy pontosan meghatározzuk a súrlódási erő a tiszta fémek is lehetséges.
Ezzel szemben a szokásos száraz felületek klasszikus törvénye súrlódás szinte pontos, bár az oka az ilyen típusú törvény, egészen a közelmúltig, tisztázatlan maradt. Miután elméletileg megbecsülni a súrlódási együttható a két felület között, és az egyik nem tudott.
A komplexitás a tanulmány súrlódási abban a tényben rejlik, hogy az a hely, ahol ez a folyamat zajlik, rejtve a kutató minden oldalról. Ennek ellenére, a tudósok már régóta megállapította, hogy a súrlódási erő annak a ténynek köszönhető, hogy a mikroszkopikus szinten (azaz, ha megnézi egy mikroszkóp) érintkezésbe a felülete nagyon durva, még ha azokat csiszolni. Ezért, a csúszó a két felület egymásra hasonlíthatnak fantázia eset, amikor fordított hegy kaukázusi dörzsölni, például a Himalája (ábra. 30).
30. ábra: sematikus ábrázolása a kapcsolattartó pont a csúszófelületek alacsony (felső) és a magas (alul) a nyomóerő.
Először azt gondoltuk, hogy a súrlódó mechanizmus egyszerű: a felület borítja a szabálytalanságokat, és a súrlódás eredménye egymást követő ciklusát „emelő-süllyesztő” a mozgó alkatrészek. De ez a baj, mert akkor nem lenne erőtlenség, és a súrlódási energiát fogyaszt.
Közelebb áll a valósághoz lehet tekinteni a következő modell a súrlódás. Amikor a csúszó súrlódó felületeit egyenetlenségek érintkező és az érintkezési pontok a szemközti atomok vonzzák egymást, mint a „részt”. A további viszonylagos mozgását a szervek ezek a csatlakozók törött, és vannak ingadozások az atomok, mint például azok, amelyek előfordulnak megszűnése után a húzórugó. Idővel ezek a rezgések csillapodnak, és az energia hővé alakul, terjed mindkét szerv. Abban az esetben, csúszásmentes lágy szervek szintén megsemmisítése egyenetlenségek, az úgynevezett „vésés”, ebben az esetben a mechanikai energiát fordított a pusztítás inter- vagy interatomi kötvények.
Így, ha azt akarjuk, hogy tanulmányozza a súrlódás van, hogy sikerül áthelyezni egy homokszem, amely néhány atom felülete mentén egy nagyon kis távolságra, mig mérési ható erők a homokszem a felületről. Ez volt lehetséges, csak a találmány az atomi erő mikroszkópos. Létrehozása egy atomi erő mikroszkóp (AFM), a képesség, hogy úgy érzi, az erő a vonzás és taszítás között felmerülő egyes atomok, lehetővé tette, hogy végül „érezni”, ami a súrlódási erő, megnyitva egy új tudományterület súrlódás - nanotribology.
Így a súrlódási erő mikroszondán függ a terület annak felületével érintkező, ami ellentétes a klasszikus jog a súrlódás. Azt is megállapították, hogy a súrlódási erő nullává válik, a hiányában az erő nyomja a felszínre mikroszonda. Igen, ez érthető, hiszen mikroszondával körülvevő felületi atomok olyan közel ez elrendezve, hogy vonzza azt hiányában is a külső összenyomó erők. Ezért az alapfeltevés a klasszikus jog - az egyenesen arányos a súrlódási erő a nyomóerő - nem figyelhető meg nanotribology.
Azonban mindezen különbségek a klasszikus jog (1) és az nanotribology alkalmazásával kapott AFM könnyen kiküszöbölhető. Növelésével az erő nyomja a mozgó test, a száma pont kapcsolatok megnő, és így növeli a teljes erő és a csúszó súrlódás. Ezért nincs ellentmondás az újonnan kapott a tudósok és a régi törvény nincs adat.
Sokáig azt feltételezték, hogy arra kényszeríti a test, hogy csúszik a másik, mi megtörve a kis inhomogenitása a szervezetben, ami ragaszkodnak a heterogenitás a felület egy másik, és megtörni ezeket inhomogenitása, és a súrlódási erő szükséges. Ezért a régi előadás gyakran jár együtt az előfordulása súrlódási erő kár mikroképvetítő súrlódó felületek, az úgynevezett kopás. Nanotribological vizsgálatok segítségével AFM és más modern technikák azt mutatták, hogy a súrlódási erő a felületek között lehet, még abban az esetben, ha azok nem sérültek. Ennek oka az ilyen súrlódási erők által folyamatosan előforduló és rohanó kapcsolat a dörzsölés atomok.
Webtárhely uCoz