|
چکيده
براي دانستن اصول اوليه چسبندگي، اصطکاک، سايش و مراحل روغن‌کاري، مطالعه سازوکارها و ديناميک کنش‌هاي بين دو جامد با حرکت نسبي، در مقياس اتمي و ميکرو، بسيار مهم و ضروري است. در مطالعات تريبولوژيک در مقياسهاي نانو و ميکرو از ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) و ميکروسکوپ نيروي اصطکاک (FFM)، استفاده روزافزون ميشود. اين روش‌ها در مطالعه زبري سطح، چسبندگي، اصطکاک، خراشيدگي، سايش، بررسي انتقال مواد، همچنين براي اهداف توليد و ماشين‌کاري در ابعاد نانو بسيار کارامدند.
مطالعات نانوتريبولوژيک، براي درك پديده سطح مشترک در يک مقياس کوچک، به منظور مطالعه کنش‌هاي بين صفحه‌اي در ميکرو-نانوساختارها در سيستم‌هاي ذخيره مغناطيسي، سيستم‌هاي ميکرو-نانوالکترومکانيک (MEMS، NEMS)، و خصوصيات مواد و نانومکانيک بسيار ضروري است.
در اين مقاله، مروري بر جنبه‌هاي مهم نانوتريبولوژي و نانومکانيک با استفاده از دستگاه‌هاي AFM و FFM ارائه شده است.
کلمات کليدي: نانوتريبولوژي، نانومکانيک، اصطکاک، سايش، خراش، ميکروسکوپ نيروي اتمي.
مقدمه
براي مطالعه اصول اوليه چسبندگي، اصطکاک، سـايش و مراحل روغن‌کاري، بايد سازوکارها و ديناميک کنش‌هاي بين دو جامد با حرکت نسبي، در مقياس اتمي و ميکرو، مورد بررسي قرار‌گيرند. اهميت اين موضوع باعث انجام پژوهش‌هاي فراواني با دقت و کيفيت بالا پيرامون سطوح مـشـترک و پيدا‌کردن روش‌ها و ابزارهايي براي اصلاح و دستکاري ساختارها در مقياس نانو شده است. اين پيشرفت‌ها منجر به ظهور زمينه‌اي جديد از نانوتريبولوژي شدهاست که به تحقيقات نظري و تجربي فرايندهاي موجود در سطوح مشترک در مقياسهاي اتمي، مولکولي و ميکرو مي‌پردازد[1].
مطالعات نانوتريبولوژيکي و نانومکانيک به منظور اطلاع از پديده سطح مشترک در يک مقياس بسيار کوچک ضروري است. همچنين براي مطالعه پديده سطح مشترک در ساختارهاي ميکرو و نانومقياس موجود در سيستم‌هاي ذخيره مغناطيسي، از سيستم‌هاي ميکرونانوالکترومکانيکي (MEMS، NEMS) و ديگر کاربردها، استفاده ميشود. [2]. اصطکاک و سايش در اجزايي به ابعاد ميکرو و نانو که در معرض بار کمي قرار گرفته‌اند، بستگي بسيار زيادي به کنش‌هاي سطحي (لايههاي کم‌اتمي) دارد. (اين ساختارها را کلاً به وسيله لايههاي نازک مولکولي، روغن‌کاري شده اند). بررسي‌هاي نانوتريبولوژيکي در فهم پديده سطح مشترک در ساختارهاي بزرگ نيز مفيد است و باعث شده تا پلي ميان علم و مهندسي ايجاد شود.
بسياري از مشاهدات محققان به وسيله ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) صورت‌گرفته است. اصلاح و توسعه AFM منجر به ابداع ميکروسکوپ نيروي اصطکاکي (FFM) شده است که براي مطالعه در مقياسهاي اتمي و ميکرو کاربرد دارد. ضمناً مسئله مهم، يافتن اصول اوليه طبيعت پيوند و کنش في مابين در مواد است که با توسعه روشهاي مدل‌سازي رايانه‌اي، موجب شده که مطالعات تئوريک پديده پيچيده سطح مشترک، با دقت بالا در زمان و فضا صورت گيرد. چنين شبيه‌سازي‌هايي ديد وسيعي از انرژي‌ها، ساختارها، ديناميک، ترموديناميک، جابه‌جايي و جنبه‌هاي رئولوژيکي فرايند تريبولوژيک در مقياس اتمي را به دست ميدهد و براساس آن، شناخت اوليه از نيروهاي عمودي بين سطوح به دست مي‌آيد. خصوصيات اصطکاکي چنين سيستم‌هايي با حرکت‌دادن صفحات از پهلو بررسي‌شده است. مکمل اين مطالعات، بررسي‌هاي انجام شده با AFM و FFM است، تا يک مدل از سختي و ناهمساني در‌تماس با سطح جامد و يا روغن‌کاري شده، ارائه شود (شکل 1) [3].
|
شکل 1. تصويري از يک سطح مهندسي و نوک ميکروسکوپ در تماس با يک سطح مهندسي[3]
|
اين آزمايش‌ها مشخص‌‌کردند که رابطه بين اصطکاک و سختي سطوح همواره ساده و آشکار نيست.
معرفي AFM، FFM
ميکروسکوپ نيروي اتمي (AFM) را که مناسب در تحقيق بر روي سطوح در مقياس اتم است، جردبينيگ در سال 1985 ساخت. اين ميکروسکوپ قادر است تا نيروهاي بسيار کوچک (کمتر از nN1)، بين نوک سوزن (که روي يک پايه قرار گرفته است) و سطح نمونه را اندازهگيري و تصاويري با کيفيت بالا و سه‌بعدي از سطوح نمونه تهيه کند. اين نيروهاي کوچک به‌وسيله اندازهگيري حرکت پايه بسيار منعطف، که وزن بسيار کمي دارد، محاسبه ميشود. حرکت اين پايه را روشهاي اندازهگيري متفاوتي از جمله انحناي نور، تداخل نوري و ظرفيت خازني کنترل ميشود. انحناء و تغيير مسير نور تا حدود nm 02/0 قابل اندازهگيري است؛ لذا براي يک نيروي پايه حدود N/m10، نيرويي به اندازه nN2/0 قابل شناسايي است.
در عملکرد AFM با کيفيت بالا، نمونه به‌صورت کامل اسکن ميشود. امروزه AFMهايي براي اندازهگيري نمونه‌‌هاي بزرگ نيز وجود دارد در آنها، نمونه ثابت و نوک حرکت ميکند. براي نتايج باکيفيت اتمي، ثابت فنر پايه بايد از فنر معادل بين اتم‌‌ها ضعيف‌‌تر باشد، بنابراين يک پايه با ثابت فنري حدود يک نانومتر، يا کمتر مطلوب است. نوک‌‌ها بايد تا حد ممکن تيز باشند که معمولاً با شعاعي حدود ده نانومتر تا صدنانومتر موجودند. اصلاحات بعدي AFMها منجر به توليد ميکروسکوپ نيروي اصطکاک (FFM) يا ميکروسکوپ نيروي جانبي (LFM) شده است که در بررسي اصطکاک و روغن‌کاري در مقياسهاي اتمي و ميکرو مناسب است. اين وسيله نيروهاي جانبي و يا اصطکاکي را (در صفحه سطح نمونه و در مسير لغزش) اندازه مي‌گيردو با استفاده از يک نوک استاندارد، و يا يک نوک تيز الماسي، در تحقيقات خراشيدگي، سايش و توليد و ماشين‌کاري در‌‌مقياس نانو نيز به‌کار مي‌‌رود[4].
اصطکاک و چسبندگي
اصطکاک در مقياس اتمي: براي مطالعه سازوکارهاي اصطکاک در مقياس اتمي، يک سطح شکافته‌‌شده از گرافيت (HOPG) مورد مطالعه قرار گرفت [5]و[6]. نيروي اصطکاکي HOPG يک حالت نوساني، مانند توپوگرافي متناظر از خود نشان داد (شکل a.2) . اما جابه‌جايي قله‌‌ها در اصطکاک و توپوگرافي به‌صورت نسبي بوده است (شکل b.2) . از بسط فوريه پتانسيل بين اتمي، در محاسبه نيروهاي بين اتم‌هاي نوک FFM و سطح گرافيتي استفاده شدهاست. ماکزيمم نيروي بين اتمي در جهت‌‌هاي عمودي و جانبي، در يک محل روي نمي‌‌دهد. که اين خود، جابه‌جايي قله‌‌ها در نيروي جانبي و نيرو در توپوگرافي متناظر را توجيه ميکند [6، 5].
|
|
شکل2. a) نمودار توپوگرافي سطح و نيروي اصطکاک در يک سطح nm1*nm1 تازه شکافته شده. b) طرح يک‌جاي توپوگرافي و اصطکاک از (a)، علامت‌‌ها حداکثرها را نشان مي‌دهند [6]
|
.
|
|
اصطکـاک در مـقياس مـيکرو: در نيروي اصطکاک در مقياس ميکرو، روي گرافيت شکافته شده، نوسانات موضعي ناشي از تغييرات ساختاري در طول مرحله شکافت [6]، يافت ميشود (شکل3)
|
|
شکل 3. a) سختي سطح. b) نمودار نيروي اصطکاک تحت نيروي عمودي 42nm در يک سطح HOPG تازه شکافته شده در مقابل يک نوک FFM Si3N4 [6].
|
|
|
سطح HOPG شکافته شده به‌طور وسيعي، در ابعاد اتمي صاف است. اما مناطق خطي‌شکلي به نمايش گذاشته است که در آنها، ضريب اصطکاک بسيار زياد است. ميکروسکوپ الکتروني انتقالي (TEM) نشان ميدهد که مناطق خطي‌شکل، از صفحات گرافيت با جهت‌گيري‌هاي مختلف و همچنين کربن‌‌هاي بي‌شکل تشکيل شدهاند. اين تفاوت‌‌ها همچنين در اصطکاک مواد سراميکي چند فازي مشاهده شدهاند FFM. [3] براي اندازهگيري تفاوت‌‌هاي ساختاري از يک و چند لايه ارگانيک استفاده شده است. تمامي اين اندازه‌‌گيري‌‌ها حاکي از امکان به کارگيري FFM در نمايش ساختار سطوح است. اختلافات موضعي در اصطکاک سطوح زبر و همگن ميتواند مهم باشد و براساس مشاهدات اين اختلافات ، به شيب موضعي سطح بستگي بيشتري دارد تا به توزيع ارتفاع سطح (شکل 4) [7]
|
|
شکل4. نمودار سختي سطح (µ=4nM ) , نمودار شيب صفحه در مسير نمونه آزمايش درنظر گرفته شده است. و نمودار نيروي اصطکاک براي يک فيلم نازک روغن‌کاري شده تحت نيروي عمودي 160nN
|
|
|
اين وابستگي از سوي [7] و [8] گزارش شده است. به‌‌منظور نشان دادن بهتر رابطه بين مقادير موضعي اصطکاک و سختي و زبري سطح، نمودار زبري سطح و نيروي اصطکاک شبکه‌‌هاي مستطيلي شکل سيليکون با پوشش طلا در شکل 5 نمايش داده شده است [9]. شکلهاي 4 و 5 نمودار زبري سطح، نمودار شيب زبري که در طول مسير لغزنده به دست‌‌آمده است (نمودار شيب سطح) و نمودار نيروي اصطکاک را براي نمونه‌‌هاي متعدد نشان‌‌مي‌‌دهند. رابطه محکمي بين شيب سطح و نيروهاي اصطکاک وجود دارد. به‌طور مثال در شکل5، نيروي اصطکاک در لبه شبکه‌‌ها و گودال‌‌ها با شيب مثبت به‌صورت موضعي بالاست و در لبه‌‌هاي با شيب منفي، کم است[۹].
|
|
شکل5. نمودار سختي سطح، نمودار شيب صفحه در مسير نمونه آزمايش درنظر گرفته شده است. و نمودار نيروي اصطکاک براي يک شبکه سيليکوني [9].
|
|
|
وابستگي اصطکاک به مقياس: جدول 1، ضريب اصطکاک را براي مواد مختلف در مقياسهاي نانو و ماکرو نشان‌‌مي‌‌دهد[10]. به‌طور واضح معلوم است که مقادير اصطکاک به مقياس وابسته است.
جدول1. سختي سطح (σ) و ضريب اصطکاک در مقياسهاي نانو و ماکرو از مواد مختلف[10]
|
|
اندازه اصطکاک در مقياس نانو کمتر از مقياس ميکرو و ماکرو است. چهار (و يا حتي بيشتر) تفاوت در شرايط عملکرد ميتواند باعث اين اختلاف باشد؛ اول: عموماً تنشهاي تماسي در شرايط AFM با وجود شعاع کم نوک، بيشتر از سختي نمونه نمي‌‌شود، و در نتيجه تغيير شکل پلاستيک به حداقل مي‌‌رسد. اغلب تنشهاي تماسي ميانگين در تماس‌‌هاي بزرگ، کمتر از شرايط AFM است. اگرچه تعداد زيادي از ناهمسانيها هم درگير ميشوند که خود باعث بعضي تعيير شکلهاي پلاستيک ميشود. دوم: وقتي اصطکاک براي سطح تماس کم و نيروي بسيار کم مورد مطالعه قرار گيرد، و در مقياسهاي ميکرو اندازهگيري شود، سختي دندانه‌‌ها و فرورفتگي‌‌ها در مقياس بزرگ بيشتر است [3]، [2].
کم بودن تغيير شکل پلاستيک و خصوصيات مکانيکي بهبود يافته، درجه سايش و اصطکاک را کاهش ميدهد. سوم: سطح کوچک تماس، با کاهش تعداد ذرات درگير در سطح مشترک، را نيروي اصطکاک کاهش ميدهد [2]. چهارمين و آخرين تفاوت اين که، ضريب اصطکاک با افزايش شعاع نوک AFM، افزايش مييابد. اطلاعات با يک نوک تيز به دست آمده است، در حالي‌‌که ناهمسانيها که در آزمايشات مقياس بزرگ در سطح تماس وجود دارند، از مقياس نانو تا اندازه‌‌هاي بسيار بزرگتر يافت ميشوند که ممکن‌‌است باعث افزايش نيروي اصطکاک در مقياس بزرگ باشد. در نشان‌‌دادن وابستگي ضريب اصطکاک به بار وارده، از يک پايه محکم براي انجام آزمايش‌هاي تحت بار زياد استفاده شدهاست (شکل 6) [11].
|
|
شکل6. a) نمودار ضريب اصطکاک بر حسب بار عمودي. b) نمودار عمق سايش بر حسب بار عمودي براي سيليکون و نوک الماس [11]
|
|
|
همان‌طور که انتظار مي‌‌رود، در بارهاي بالاتر (با تنشهاي تماسي بيش از سختي ماده نرم‌تر)، ضريب اصطکاک اندازه‌گيري‌‌شده در مقياس ميکرو، به سمت مقادير قابل مقايسه با مقادير حاصل از مقياس ماکرو افزايش يافته، ضمناً آسيب سطح نيز بيشتر ميشود. در بارهاي بالا، لغزيدن با فشار به شکل شيارزني، عامل اصلي در نيروي اصطکاک است. براساس اين نتايج، قانون اصطکاک آمونتونز، که بيانگر مستقل بودن اصطکاک از سطح تماس و بار عمودي است، براي اندازه‌‌گيري‌‌ها در ابعاد ميکرو صادق نيست. همچنين اين يافته‌‌ها حاکي از آن است که بايد اصطکاک اجزا در مقياس ميکرو، که تحت بار کم قرار گرفته‌اند، را بسيار کم و سايش آنها را نزديک صفر در نظر گرفت[3].
خراشيدگي، سايش، تغيير شکل موضعي و توليد و ماشين‌کاري
محققان ، آزمايش‌هاي سايش در مقياس نانو را با استفاده از نوک‌‌هاي نيتريد سيليکون و تحت دو بار مختلف10nN و 100nN ، روي نوارهاي مغناطيسي پليمري انجام داده‌‌اند (شکل 7) [8]. اگر بار از 100nN تجاوز مي‌کرد، مواد در مسير لغزش نوک AFM فشرده مي‌‌شدند. بنابراين، تغيير شکل و حرکت مواد نرم در مقياس نانو قابل مشاهده است[3]
|
|
نمودار سختي سطح يک نوار مغناطيسي پليمري تحت بار عمودي 10nN و100nN. محل تغيير در سطح توپوگرافي در نتيجه سايش، با فلش نشان داده شدهاست [8].
|
|
|
خراشيدگي در مقياس ميکرو: از AFM ميتوان در بررسي چگونگي حرکت مواد در مقياسهاي نانو و ميکرو، مانند خراش و سايش [4] (جايي که اين حرکت نامطلوب است)، و توليد و ماشين‌کاري (که حرکت مواد مطلوب است)، استفاده کرد. شکل a 8، نشان‌دهنده ميکروخراش‌‌ها است که در (Si (111 که تحت بارهاي مختلفي ايجاد و با سرعت 2μm/s پس از ده چرخه اسکن شدهاند [7]. همان‌طور که انتظار مي‌‌رود، عمق خراش‌‌ها را به‌صورت خطي با بار افزايش مييابد. چنين اندازه‌گيري‌‌هايي از ميکروخراش‌‌ها، ميتوان در مطالعه سازوکارهاي شکست در مقياس ميکرو و براي محاسبه يکپارچگي مکانيکي (مقاومت در برابر خراش) در لايههاي بسيار نازک و تحت بارهاي کم، استفاده کرد.
براي بررسي تأثير سرعت اسکن، خراش‌هاي يک جهته و به طول μm5، با سرعت اسکن‌‌هاي بين يک تا μm/s100 و تحت بارهاي عمودي متفاوت از40μN تا 140μN ايجاد گرديد. مطالعات نشان داد که سرعت، هيچ تأثيري در اسکن‌‌هاي تحت بار عمودي ندارد. به عنوان مثال نمونه‌‌اي از پروفيل خراش تحت نيروي 80μN، در شکل b 8 نشان داده شده است. اين ممکن است به دليل تأثير اندک گرمايش اصطکاکي با تغيير در سرعت اسکن باشد. ديگر اينکه براي يک تغيير کوچک در دماي سطح مشترک، حجم زيادي براي پراکنده شدن گرماي توليد شده در اثر خراش وجود دارد.
خراش را ميتوان تحت بار صعودي براي تعيين مقاومت مواد و پوشش‌‌ها در برابر خراش، آزمايش کرد. ضريب اصطکاک در طول خراشيدگي اندازهگيري ميشود، باري که تحت آن ضريب اصطکاک سريعاً افزايش مييابد، بار بحراني ناميده ميشود؛ اين بار معياري از مقاومت در برابر خراشيدگي است. به علاوه، پس از خراش، ميتوان تصويرنگاري از سطح را به وسيله AFM به منظور مطالعه مکانيزمهاي شکست، انجام داد. شکل 9، اطلاعاتي از آزمايش خراشيدگي در Si(100)با طول خراش 25μm و سرعت خراشيدگي 0/5μm/s به دست ميدهد. در شروع خراش، ضريب اصطکاک 04/0 است. با افزايش بار تا حدود 35μN (که با يک فلش در شکل نشان داده شده است)، منجر به ايجاد افزايش شديدي در ضريب اصطکاک ميشود که بيانگر بار بحراني است. فراتر از بار بحراني، ضريب اصطکاک، به‌طور پيوسته افزايش مييابد. توجه مي‌کنيم که در تصوير پس از خراش، هنگام اعمال بار بحراني، يک شيار واضح در حال شکل‌گيري است. که نشان ميدهد (100) Si تحت بار بحراني و به خاطر جريان پلاستيک مواد، صدمه ديده است. تحت و بعد از بار بحراني، خرده‌‌هاي کوچک و يک شکلي مشاهده ميشوند که مقدار اين خردهها با افزايش بار عمودي، افزايش مييابد [12].
|
|
شکل 8. نقشه سطح a) Si(111) که تحت بارهاي مختلف و با سرعت اسکن 2m/sµ در طي ده سيکل خراشيده شده است. b) Si(100) که تحت نيروي 80Nµ و سرعت‌هاي اسکن مختلف در طي يک سيکل يک سويه خراشيده شده است[3].
|
|
شکل۹. a) نمودار بار وارده و سيگنال اصطکاک بر حسب فاصله هنگام خراشيدن (100) b Si.) نمودار ضريب اصطکاک بر حسب بار وارده [12].
|
|
|
سايش در مقياس ميکرو : با اسکن دوبعدي نمونه به وسيلة AFM، شکاف‌هايي سايشي روي سطح ايجاد‌گرديد. شکل 10، تأثير بار عمودي روي عمق سايش را نشان ميدهد. مشخص است که عمق سايش تحت بار عمودي کمتر از µn20، بسيار کم است [13]. يک بار عمودي μN20 منجر به ايجاد تنشهاي تماسي قابل مقايسه با سختي سيليکون ميشود. اصولاً تغيير شکل الاستيک تحت بارهاي کمتر از μN20، سايش کمي را ايجاد ميکند [11]. براي فهم بهتر سازوکارهاي برداشت مواد، از ميکروسکوپ الکتروني انتقالي (TEM) استفاده شده است. شکل 11 تصوير TEM از منطقة ساييده شده و نقش انکساري مربوط به آن را نشان داده است. نما يشگرها خمش از مسير سايش در ميکرو گراف عبور مي‌کنند. اين شمارشگرها در اطراف و درون مسير سايش، نشانگر وجود منطقة کرنش است که در غيبت تنشهاي وارده، ميتواند به صورت تنشهاي پسماند تغيير شکل پلاستيک يا الاستيک تعبير شود. اغلب، تغيير شکل پلاستيک موضعي هنگام اعمال بار، موجب ظهور تنشهاي پسماند در‌طول برداشتن بار ميشود، بنابراين نما يشگرها خمش، کرنش‌هاي الاستيک و پلاستيک را به وجود مي‌آورند. خرده‌ريزه‌هاي سايشي خارج از مسير سايش مشاهده ميشوند. تصوير بزرگ شدة خرده‌ســــايش در (c) 11شکل، نشان ميدهد که بسياري از خردهها، روبان شکل هستند. اين خود بيانگر اين است که مواد تحت يک فرآيند برش، با تغييرشکل پلاستيک برداشته شده اند[3].
|
|
شکل10. نمودار عمق سايش برحسب بار عمودي در يک نمونه Si(100
|
|
|
توليد و ماشين‌کاري در ابعاد نانو: يک AFM ميتواند براي توليد و ماشين‌کاري در مقياس نانو به‌وسيلة گسترش خراشيدن در مقياس ميکرو به‌کار رود [7,3,2]. شکل 12 دو مثال از توليد در مقياس نانو را نشان ميدهد
|
|
|
|
نمونه‌ها روي يک سيليکون تک‌کريستال Si(100)، به‌وسيله خراشيدن سطح نمونه با يک نوک الماسي در مکان‌ها و زواياي خاص ايجاد شده است. هر خط به‌صورت دستي با اعمال نيروي عمودي 15µn و سرعت حرکت μ5/0m/s، حکاکي شده است. فاصله بين خطوط حدود 50nm و اختلاف در عرض خطوط ناشي از نامتقارن بودن نوک است. عوامل ساخت از جمله نيروي عمودي، سرعت اسکن و خصوصيات هندسي نوک را ميتوان به دقت تنظيم کرد تا عمق و طول وسايل کنترل شود. نانوساخت با استفاده از خراشيدن مکانيکي نسبت به ديگر روش‌ها فوايد بسيار زيادي دارد. کنترل بهتر در اعمال بار عمودي، اندازه سرعت و اسکن قابل انجام است. در اين روش، نيازي به استفاده از واکنش‌ها و حکاکي‌هاي شيميايي نيست و از نانوساخت خشک ميتوان در جايي که استفاده از ابزار شيميايي و الکتريکي ممنوع باشد، استفاده کرد[3]. يک اشکال اين روش، تشکيل خرده‌ريزه‌ها هنگام خراشيدگي است. دربارهاي کم، تشکيل خردهها در مقايسه با بارهاي بزرگ، مسئله مهمي نيست. ضمن آنکه ميتوان آنها را به آساني برداشت.
جمع‌بندي
در بيشتر سطح مشترک‌هاي جامد-جامد، تماس در سختي و زبري‌هاي زيادي روي ميدهد. اگرچه ناهمسانيها در تمامي اشکال و اندازه‌ها وجود دارد، يک نوک تيز AFM يا FFM که روي يک سطح مي‌لغزد، چنان تماسي را شبيه‌سازي ميکند و مي توان تأثير اندازه شعاع نوک در اصطکاک و چسبندگي را با شعاع‌هاي مختلف مورد مطالعه قرار داد.
از AFM و FFM ميتوان در مطالعه پديده‌هاي مختلف تريبولوژي مانند سختي سطح، چسبندگي، اصطکاک، خراشيدگي، سايش، دندانه‌گذاري، تشخيص جابه‌جايي مواد و روغن‌کاري سرحدي استفاده کرد. اصطکاک در مقياس کوچک عموماً کمتر از مقياس درشت است؛ زيرا در اندازه گيري‌هاي مقياس کوچک پديده شيارزني کمتري ظاهر ميشود. اصطکاک مقياس ميکرو به بار وابسته است و مقادير اصطکاک با افزايش بار عمودي، افزايش مييابد.
شعاع نوک تيز روي اصطکاک و چسبندگي تأثير دارد. تحقيق روي سايش و خراش در مقياس نانو با استفاده از AFM، اطلاعاتي از سازوکارهاي شکست مواد را به دستميدهد. ضريب اصطکاک، نرخ سايش و خواص مکانيکي مانند سختي، در مقياسهاي کوچک و بزرگ، مختلف است. عموماً ضريب اصطکاک و نرخ سايش در مقياسهاي نانو و ميکرو، در عين سختي بيشتر کوچکتر است؛ بنابراين مطالعات ميکرو و نانوتريبولوژيکي، ممکن است رژيم‌هاي اصطکاک بسيار کم و سايش نزديک صفر را نشان دهد. اين بررسي‌ها، همچنين، منشأ اتمي مکانيزمهاي چسبندگي و اصطکاک و سايش را به دست ميدهد.
|
عضو شوید
عضویت سریع
آمار مطالب
آمار بازدید
