Umgekehrter Stick-Slip bei einem periodischen keilförmigen Mikrogitter

WWir haben die zeitliche Entwicklung der Gleit­reibung zwischen kolloidalen Kugeln aus PMMA (mit Durch­messern von 3 µm und 9.6 µm) untersucht, die von einem AFM-Canti­lever und einem SiO₂-Gitter unter­stützt werden, das aus abwech­selnden Stei­gungen von ± 55° und ebenen Berei­chen besteht, und einer Perio­dizität, die ver­gleich­bar ist oder darunter die Kugel­durch­messer. Bei der größeren Kugel erkennen wir einen repro­duzier­baren 'Reverse Stick-Slip', der sich aus der bloßen Betrach­tung des Impuls­aus­gleichs erklärt. Die Rei­bung ist pro­por­tio­nal zur Normal­last, wie bei einem elasti­schen Kontakt mit einem Keil erwartet. Mit dem gewählten Ver­fahren können ein Rei­bungs­koef­fizient µ = 0.30 und eine Grenz­flächen­scher­festig­keit τ = 0.7 GPa geschätzt wer­den, ohne dass eine Kraft­kali­brie­rung erfor­derlich ist. Diese Reaktion unter­scheidet sich sehr vom regu­lären Stick-Slip mit der Perio­dizität des Gitters, was beob­achtet werden würde, wenn das bekannte Prandtl-Tom­linson-Modell für die Rei­bung, die auf einem perio­dischen Poten­tial auftritt, auf den vor­lie­genden Fall skaliert werden könnte.

Publikation

Alper Özogul, Stephan Gräf, Frank A. Müller, Enrico Gnecco: "Reverse Stick-Slip on a Periodic Wedge-Shaped Micrograting", Tribology Letters 67 (2019) 29, DOI: 10.1007/s11249-019-1139-xExterner Link