Nowoczesne badania nad zużyciem materiałów

Fot. Pixabay CC0

Zużycie powierzchni to proces utraty materiału, gdy dwie powierzchnie stykają się ze sobą. Jednym z parametrów wpływających na jego mechanizm jest chropowatość powierzchni. Lepsze zrozumienie jej zmian poprawiłoby kontrolę i doprowadziło do znacznego ograniczenia zużycia energii, emisji gazów cieplarnianych i kosztów.

Naukowcy wciąż są dalecy od pełnego zrozumienia fizyki leżącej u podstaw zużycia, mimo wielu przeprowadzanych eksperymentów. To, co wiadomo to fakt, że zużyte powierzchnie wykazują charakterystyczną morfologię, która ma pewne podstawowe właściwości niezależnie od materiału, wciąż jednak nie wiadomo, czemu tak się dzieje.

Problemem w eksperymentach, które miały na celu znalezienie odpowiedzi na to pytanie jest to, że nie jest łatwo monitorować zmiany powierzchni podczas samego procesu tarcia. Naukowcy z laboratorium obliczeniowego Computational Solid Mechanics EPFL (LSMS) przezwyciężyli ten problem poprzez cyfrowe symulacje zmian chropowatości powierzchni w czasie, od początkowej do końcowej geometrii fraktalnej.

Enrico Milanese z LSMS powiedział: "W naszych symulacjach zaobserwowaliśmy, że kontakt między dwiema powierzchniami zawsze generuje cząstkę zużytego gruzu, która następnie jest zmuszana do przetaczania się między dwiema powierzchniami, co powoduje, że zużyte resztki rozwijają swoją charakterystyczną chęć samoporności. "

W kolejnych badaniach naukowcy planują zbadać inny typ zużycia - zużycie adhezyjne, stosując podejście symulacyjne do modeli 3D materiałów interesującyh dla przemysłu.

(KB)