単一真実接触点の摩擦と表面エネルギーの計算機実験

摘要

固体間の乾燥滑り摩擦の原因は固体表面の凸凹の結果生じるアスペリティ同士が真実接触点を形成し、そこで凝着がおこるためであると考えられている。しかしこの摩擦の原因のシナリオも含め、固体間の乾燥滑り摩擦に関しては多くの基本的な問題が未解決である。1 つの真実接触点のダイナミクスは摩擦の素過程と考えられるが、近年、1 つの真実接触点を人工的に作り剪断をかけたときの変形、変位と剪断力の関係などがTEM(Transmission Electron Microscope) やMEMS(Micro Electro Mechanical Systems) を用いて実験的に観測できるようになり、注目を集めている。そこでは、剪断による双晶の形成、結晶面が滑り面となった一格子間隔の滑り、変位の増大に伴う剪断力の成長と真実接触点の破断、その成長の間の剪断力の小さな減少の連なり、などが観測されている。また、真実接触点が破断するまでに剪断力がする摩擦仕事が、表面エネルギーの増加に等しいことも報告されている。我々はこれらの実験に触発され分子動力学法による計算機シミュレーションを行った。