路面橡胶摩擦的纳米镜研究

Bo Persson及其在Jülich研究中心的同事发现了橡胶摩擦在沥青上的新温度和速度依赖性特性。

他们将新的原子级信息发现到了橡胶在沥青等表面上滑动时发生的过程。这一发现加强了这样一种信念，即当橡胶分子链粘在道路上，随后伸展然后释放时，临界摩擦成分起源于此。

当物体在表面上滑动时，摩擦是将它们慢慢放慢的力。在车辆中，摩擦是在施加刹车时帮助停止车辆的力量。尽管它的重要性是已知的，但摩擦如何在原子和分子水平上起作用的科学尚不清楚亚博老虎机网登录。

“对于轮胎和许多其他应用，橡胶摩擦是一个非常有趣的话题，并且非常实用，”珀森说。珀森（Persson）研究了20多年的摩擦现象。轮胎公司可以从有关摩擦的更多知识中受益，这将帮助他们更有效地选择胎面和季节性橡胶材料。亚博网站下载

“目前的轮胎公司必须制造整个轮胎并测试每个轮胎，”珀森说。如果轮胎公司有一个模型可以帮助他们事先预测材料的行为，则可以节省大量的金钱和时间。

研究人员认为，在原子水平上，橡胶摩擦背后的主要因素是橡胶的变形，当橡胶被压在道路上的粗糙点上时。当轮胎被压紧并压在沥青的坚硬谷物上时，随着波浪向橡胶分子推动时，内部运动发生。

随着波浪的移动，能量消散。道路的质地会影响损失的能量量的量子。与表面更粗糙的道路相比，具有光滑表面的道路会减少摩擦。

粘弹性是橡胶的特性，描述了材料被推动时的变形。该属性也导致能源损失。Persson指出，该行业通常仅使用粘弹性来估算橡胶摩擦，但是，当根据现实世界的性能而言，尚未发现它令人满意。

被称为剪切的另一个因素也有助于摩擦。这是一个拖动运动，发生在平行于道路表面的橡胶时发生。

可以通过剪切创建各种摩擦的起源。这包括将橡胶分子与道路表面结合；橡胶中使用的硬填充产品；橡胶中发育的裂缝；橡胶中发生的其他磨损效果；外国颗粒或液体填补yabo214了空白并充当道路和橡胶之间的障碍。

Persson一直试图开发考虑剪切和粘弹性属性的贡献的方程式。在纳米镜或微观刻度上查看路面和橡胶块之间的接触区域将显示出粗糙的山谷和峰之间的峰值。对于完整的轮胎，实际接触面积仅为正方形的顺序。

测试了该理论的预测，以确保实际面积接触和粘膜摩擦系数，发现发现与数值模拟一致。

莱昂纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）设计了一种设置，用于测量各种类型橡胶化合物的摩擦，当它们被拖到砂纸表面和两个沥青表面时。该实验是使用三种橡胶化合物和不同背景温度进行的。

测试了小于1mm/s的缓慢滑动速度。这种缓慢的速度将防止摩擦加热，这可能会影响橡胶的粘弹性特性。

“橡胶摩擦是一个复杂的话题，任何橡胶摩擦的理论都应首先测试最简单的情况，”作者在论文中写道。

发现实验数据和佩尔森理论的摩擦剪切应力定律是匹配的。剪切对橡胶摩擦的贡献随速度和温度而变化，其方式与粘弹性特性造成摩擦的方式不同。这表明，仅取决于粘膜摩擦系数，可能会导致错误的结论。

橡胶分子在道路上的附件，拉伸，断裂和重新连接可能是由于摩擦的剪切成分。这项研究中收集的数据提供了支持这种粘合摩擦模型的证明，因为理论和速度和温度依赖性特性匹配。

在较低的温度下，当键形成较慢时，在较高的速度下，橡胶移动非常迅速，从而阻止了分子粘附的机会，在较低温度下，粘合剂摩擦会更快地降低。

从这项研究中获得的初始结果是基于干燥的干净表面。当路面潮湿时，制动后会形成非常薄的水膜。这将防止橡胶分子与沥青的结合。在这种情况下，粘弹性必须是摩擦力的主要贡献者，因为粘合性的贡献可能微不足道。

研究人员以标题为一篇文章发表了他们的发现，“道路表面上的橡胶摩擦：低滑动速度的实验和理论，”在《化学物理学杂志》中。