Трение на наномасштабном уровне

Трение на микро/нано-масштабном уровне (англ. micro/nano-scale friction) — процесс взаимодействия твёрдых тел при их относительных перемещениях, протекающий в тонких (порядка микро/нанометров) поверхностных слоях и определяемый шероховатостью или субшероховатостью поверхностей, свойствами тонких граничных плёнок и адгезионными характеристиками поверхностей.

Описание

Трение на микро- и наноуровне обладает рядом особенностей по сравнению с обычным фрикционным взаимодействием, в котором присутствует как деформационная, так и молекулярная составляющая. Во-первых, значительную роль играет фрактальность формы поверхности, выражающаяся в том, что на каждом новом этапе уменьшения масштаба моделирования трущихся тел возникают новые уровни шероховатости поверхности с характерными размерами, соответствующими масштабу рассмотрения. При этом меняется форма неровностей, частота их распределения и т. д. Во-вторых, с уменьшением масштаба силы адгезии играют большую роль, в то время как деформационная составляющая — меньшую. Это существенно усложняет задачу определения реальной поверхности контакта двух тел и моделирования сил трения между ними, так как их граница оказывается существенно искривлена молекулярными силами. При переходе на уровень отдельных атомов определяющими оказываются соотношения квантовой физики, а экспериментальные исследования сильно усложняются. Так, например, проведенный в 2008 году эксперимент по изучению трения при перемещении отдельного атома кобальта по медной подложке потребовал охлаждения до 5 К, создания сверхвысокого вакуума и конструирования специального атомного силового микроскопа.

См. также

• Карта трения

Источники

• Ternes M. et al. The Force Needed to Move an Atom on a Surface // Science. 2008. V. 319, №5866. P. 1066–1069.
• Mo Yifei et al. Friction laws at the nanoscale // Nature. 2009. V. 457. P. 1116–1119.