 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 1 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 620 | 回復(fù): 0 | ||||
新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
|
[交流]
當(dāng)橡膠接觸馬路時(shí)
|
|
時(shí)間:2015-06-15 15:27 來源:環(huán)球科學(xué)（huanqiukexue.com） 研究人員從原子層面揭示了輪胎在瀝青公路滑行時(shí)，橡膠與地面相互作用的情況。 2015 年5月15日華盛頓—摩擦力是一種可以讓運(yùn)動(dòng)的物體減速的作用力，在行進(jìn)的汽車中，剎車器可以挽救乘客的生命。摩擦力如此重要，人們卻從不知道如何從原子或分子層面解釋這種現(xiàn)象的作用機(jī)制。 在長達(dá)20多年的時(shí)間里，德國于利希研究中心（Jülich Research Center）的科學(xué)家Bo Persson一直在研究在他看來奇妙無比，但卻常常被大家忽略的摩擦力現(xiàn)象。最近，Persson和他的同事們揭示了橡膠輪胎在瀝青路面上滑行時(shí)，所產(chǎn)生的摩擦力依賴于速度和溫度的新性質(zhì)--這一發(fā)現(xiàn)支持了一種新觀點(diǎn)，即認(rèn)為摩擦力的一個(gè)重要成因在于橡膠分子鏈與路面反復(fù)的黏合，拉伸和釋放。研究組將他們的成果發(fā)表在美國物理聯(lián)合會(huì)出版的《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》中。 “橡膠摩擦力是一個(gè)非常有趣且實(shí)用的研究課題，它在輪胎制造及許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，”Persson說。比如，對(duì)于摩擦力更深入的理解能夠幫助輪胎公司選擇時(shí)令的材料，高效地制作高質(zhì)量的輪胎花紋。 “目前輪胎公司要在制造完所有的輪胎之后，再逐個(gè)測試輪胎的質(zhì)量，”Persson說。如果使用一種模型就可以提前可靠地預(yù)測材料的行為，則可以省卻很多時(shí)間和費(fèi)用，他說。 拆析摩擦力 科學(xué)家們相信，從原子層面來說，橡膠摩擦力產(chǎn)生的主要原因之一是當(dāng)橡膠擠壓在路面粗糙的作用點(diǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生形變。 當(dāng)輪胎擠壓瀝青微粒時(shí)，能量在橡膠材料內(nèi)部傳播,讓橡膠分子互相碰撞，從而使能量耗散。能量耗散的多少取決于路面的質(zhì)地，這就是為什么粗糙的路面相較光滑的路面會(huì)產(chǎn)生更大的摩擦力。 能量的耗散也與橡膠自身的黏彈性有關(guān)，它決定了材料在受到擠壓時(shí)如何變形。 黏彈性在工業(yè)上是唯一用來估測橡膠摩擦力的依據(jù)，但單憑它來解釋橡膠在現(xiàn)實(shí)世界中的表現(xiàn)并不理想， Persson說。因?yàn)檫�有另一個(gè)復(fù)雜因素貢獻(xiàn)于摩擦力的產(chǎn)生，它是由橡膠被平行地拖拽于路面上時(shí)所引起的。這種拖拽運(yùn)動(dòng)，又叫做剪切作用，為摩擦力的產(chǎn)生制造了很多條件，比如使橡膠分子與路面結(jié)合，使橡膠開裂，橡膠中的硬質(zhì)填充物與地面的刮蹭，以及附著的液體（比如油類）和污染物（如灰塵）在橡膠和路面之間形成隔離層等等。 多年來，Persson 用一種可在硬質(zhì)粗糙表面上滑行的橡膠塊做實(shí)驗(yàn)，致力于研究描述黏彈性和剪切作用對(duì)摩擦力貢獻(xiàn)的系列方程。 該理論的重要部分是計(jì)算橡膠塊和粗糙表面接觸面積的方法。盡管對(duì)于人眼來說，橡膠看似已和地面充分接觸，但是如果放大到微觀和納米的尺度，便可以發(fā)現(xiàn)界面的凸凹不平其實(shí)已將兩種材料隔離開。橡膠和地面真正接觸的面積其實(shí)非常小，對(duì)于整只輪胎來說，大約只有一平方厘米的數(shù)量級(jí)， Persson強(qiáng)調(diào)說。 在2015年初，Persson和一位同事在實(shí)際中驗(yàn)證了關(guān)于真實(shí)接觸面積和黏彈性系數(shù)的理論預(yù)測，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬吻合的很好。 但是當(dāng)橡膠和路面相互接觸時(shí)，該理論中關(guān)于剪切作用的論述是否成立呢？ 古老的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了嶄新的理論 Persson研究組的實(shí)驗(yàn)采用了15世紀(jì)文藝復(fù)興藝術(shù)家萊昂納多.達(dá).芬奇設(shè)計(jì)的一種方案，即在背景溫度不斷變化的條件下，研究人員測量了三種不同的橡膠復(fù)合物在三種不同的表面（兩種瀝青表面和一種砂紙表面）被拖拽時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。 研究者們只測試了慢滑行速度，即不超過每秒鐘一毫米的滑行速度，這能夠避免摩擦生熱，防止影響到橡膠的黏彈性。 "橡膠的摩擦理論里是一個(gè)非常復(fù)雜的課題，任何有關(guān)橡膠摩擦的新理論首先要在最簡單的條件下驗(yàn)證，”作者在論文里寫到。 研究人員還發(fā)現(xiàn)Persson理論中于摩擦剪切作用的論述和實(shí)驗(yàn)結(jié)果也吻合的很好。 他們發(fā)現(xiàn)剪切作用對(duì)橡膠摩擦力的貢獻(xiàn)隨著溫度和速度的變化與橡膠黏彈性不同--這一發(fā)現(xiàn)表明過去認(rèn)為摩擦力只依賴于橡膠黏彈性的觀點(diǎn)有可能是錯(cuò)誤的。 剪切作用來源于橡膠分子與路面的粘貼，拉伸，斷裂，和再粘貼。Persson和他的同事們收集的數(shù)據(jù)在速度和溫度相關(guān)性方面為他們的粘貼摩擦力模型提供了有力的支持--低溫時(shí)，摩擦力衰減的很快，因?yàn)榉肿优c地面之間的結(jié)合健形成的慢，而高速時(shí)，由于橡膠移動(dòng)的太快以至于分子來不及和地面粘貼，摩擦力也會(huì)衰減的快。 Persson強(qiáng)調(diào)，這項(xiàng)初始的結(jié)果僅限于干燥潔凈的表面。對(duì)于濕滑的表面，剎車時(shí)輪胎和地面之間會(huì)有一層超薄的水膜將二者分開，阻礙橡膠分子有效地和瀝青結(jié)合。 在這種情況下，粘貼作用對(duì)橡膠摩擦力的貢獻(xiàn)就可以忽略不計(jì)，單憑橡膠黏彈性就可以對(duì)摩擦力做出良好的預(yù)估， 他說。(美國物理聯(lián)合會(huì) 張錚錚) 論文鏈接http://scitation.aip.org/content ... 9/10.1063/1.4919221 關(guān)于期刊 《化學(xué)物理學(xué)報(bào)》發(fā)表化學(xué)物理中有關(guān)手段和應(yīng)用方面的簡潔和有決定性的重要研究報(bào)告。參閱 http://jcp.aip.org 在長達(dá)20多年的時(shí)間里，德國于利希研究中心（Jülich Research Center）的科學(xué)家Bo Persson致力于摩擦力的研究圖片來源：FZ Jülich |
回復(fù)此樓» 收錄本帖的淘帖專輯推薦
 好書！好讀！ |
» 猜你喜歡
一志愿武漢理工大學(xué)086501求調(diào)劑無機(jī)非金屬
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
材料與化工 281分，求調(diào)劑。本科雙一流，有兩年科研經(jīng)歷、三個(gè)發(fā)明專利、省獎(jiǎng)國獎(jiǎng)若干
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
無機(jī)非金屬材料論文潤色/翻譯怎么收費(fèi)?
已經(jīng)有255人回復(fù)
-
幫助
已經(jīng)有1人回復(fù)
-
396調(diào)劑085600
已經(jīng)有2人回復(fù)
-
一志愿211考319分求調(diào)劑
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
一志愿武理材料305分求調(diào)劑
已經(jīng)有7人回復(fù)
-
一志愿西南交大，求調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
材料專業(yè)求調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
-
295材料求調(diào)劑，一志愿武漢理工085601專碩
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
能動(dòng)專碩數(shù)二英二326求調(diào)劑一志愿211
已經(jīng)有0人回復(fù)
» 本主題相關(guān)商家推薦: (我也要在這里推廣)
點(diǎn)擊這里搜索更多相關(guān)資源
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 新手已上路 的主題更新
| 1 | 1/1 | 返回列表 |
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 0856 271求調(diào)劑 +3 | 展信悅_ 2026-03-21 | 3/150 |
|
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 機(jī)械專碩299求調(diào)劑至材料 +3 | kkcoco25 2026-03-16 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 265求調(diào)劑 +9 | 梁梁校校 2026-03-17 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 304求調(diào)劑 +6 | 曼殊2266 2026-03-18 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 22408 344分 求調(diào)劑 一志愿 華電計(jì)算機(jī)技術(shù) +4 | solanXXX 2026-03-20 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 294求調(diào)劑材料與化工專碩 +15 | 陌の森林 2026-03-18 | 15/750 |
|
|
|
[考研] 288求調(diào)劑 +16 | 于海海海海 2026-03-19 | 16/800 |
|
|
|
[考研] 287求調(diào)劑 +7 | 晨昏線與星海 2026-03-19 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 329求調(diào)劑 +9 | 想上學(xué)吖吖 2026-03-19 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 本人考085602 化學(xué)工程 專碩 +19 | 不知道叫什么！ 2026-03-15 | 21/1050 |
|
|
|
[考研] 一志愿北京化工大學(xué)0703化學(xué)318分，有科研經(jīng)歷，求調(diào)劑 +4 | 一瓶苯甲酸 2026-03-14 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 261求B區(qū)調(diào)劑，科研經(jīng)歷豐富 +3 | 牛奶很忙 2026-03-20 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 工科材料085601 279求調(diào)劑 +7 | 困于星晨 2026-03-17 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 0703化學(xué)調(diào)劑 +10 | 妮妮ninicgb 2026-03-15 | 14/700 |
|
|
|
[考研] 復(fù)試調(diào)劑 +4 | z1z2z3879 2026-03-14 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 材料考研調(diào)劑 +3 | xwt。 2026-03-19 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 化學(xué)工程321分求調(diào)劑 +15 | 大米飯！ 2026-03-15 | 18/900 |
|
|
|
[考研] 0703化學(xué)調(diào)劑 +3 | 妮妮ninicgb 2026-03-17 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 277材料科學(xué)與工程080500求調(diào)劑 +3 | 自由煎餅果子 2026-03-16 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 289求調(diào)劑 +4 | 這么名字咋樣 2026-03-14 | 6/300 |
|