本文標題："被吸附氣體對摩擦的效應的作用-金屬研究實驗顯微鏡"

被吸附氣體對摩擦的效應的作用-金屬研究實驗顯微鏡

被吸附氣體對摩擦的效應

只要承認摩擦和粘附之間的連系，即可理解被吸附氣體的膜所產
生的調節作用。
許多對摩擦的測量是以平常方法“清潔的”金屬進行的，但是這
種金屬幾乎總罩有一層氧化物，還常常有油脂肪和瀝青物質，這些
都會降低表面力，因而減少摩擦，如前所述，從固體、特別是從金
屬除去這類膜是極其困難的，所以許多摩擦實驗實際上是與污染的
表面上進行的，采用化學和機械的清潔方法，發現摩擦系數略有增
加，然而很少高達1，為了完全除去這種膜，需要在很高溫度下除
去這種膜，避免清潔金屬不受污染是極其困難的，以鎳在鎢上滑動
為例，經在1200℃除氣后，摩擦系數由“正常”值0.3增加到5到6
之間，但是導入空氣，摩擦開始下降，經幾小時后，又復到0.3.



金屬在空氣中不可免地要罩上厚幾十烴的氧化物的銹怪，如水分
或其他污染物存在，平常遇到的金屬的摩擦表現大部分取決于這種
氧化物層的物理性質，是以，鉛在鋁上滑動時，在廣泛的負荷范圍
內，值約為1.2；但是銅在銅上滑動，對小負荷時很小，約為0.4；
但當負荷大于100克時，增加到1.8的高值，這或許是因為鋁上的氧
化膜硬，并且保持完整，而銅上的氧化物膜軟，在重負時破裂，因
而使得金屬對金屬廣泛的接觸。

石墨作為潤滑劑
在熟悉的固態潤滑劑石墨上，進行過的一些實驗，極有意味地表
示出氣體或蒸氣吸附的膜對摩擦的影響，測量了裝置在可抽真空的
空間內的石墨棒和以高速旋轉的銅盤問的摩擦，并且摩擦是在真空
中測定，石墨不再起潤滑劑的作用，摩擦系數正常的是0.18，升高
到0.80，并且石墨以可見的速度磨蝕，當導入水蒸氣到3毫米壓力
，磨蝕停止，得到基本上相似的結果，在1200℃除氣以后，升高到
約0.5，但是當水蒸氣導入時，立刻降低，降低程度取決于蒸氣壓
，在壓力為0.1毫米時，最后到達0.3，對氧發現相似的結果，對于
兩種氣體，當用泵抽去氣體時，重新升高，表明一定是牽涉物理吸
附，可能是在化學吸附膜之上。
取向本身并不導致低的摩擦，而很好的取向的存在，是微晶間粘
附弱的標示，并且，弱的粘附很容易地會使摩擦降低。


吸附力-優先吸附

從溶液中吸附，象從氣體和蒸氣中吸附，可以是物理的或化學的
，前者比較普通，它牽涉色散力，如吸附物或吸附劑兩者或其中之
一是極性的，還伴隨著有靜電力，以商品石墨為例，曾得到證明，
如苯-2-磺酸類磺酸染料是靠色散力從水溶液中被吸取的，而堿性
染料是靠它們的正離子與石墨上雙電層中的氬離子發生離子交換而
被吸附的，由于石墨的粒度是已知的，因而它的面積，從而每平方
厘米被吸附的分子數是可以計算的，在相當低的濃度吸附量已相當
于一個完全單層在較高濃度相當于浸的多分子層，清楚地在這例子
里，溶質比溶劑優先被吸附，引起強范德華力，對于氧化堿性染料
是借離子交換吸附，而磺酸染料是借氬鍵吸附。

各種染料在鹵化銀上的吸附再次突出地顯現優先，關于采用這些
染料作為“光學敏感劑”，可以將照相敏感擴大到比末加染料的乳
膠能起作用的，更長的波長范圍，這問題是重要的，典型的是正離
子染料，它的電荷并不局限于分子中，而往復振蕩，從而引起非常
高的范德華力，碘化二甲基莆在7%明膠中的化銀可以算出每個染料
分子所占據的對應面積是73.6A，這可以與算出的、垂直取向的密
砌膜的面積59A對比，換言之，即使在這微小的濃度，已形成了基
本上完整的單層，所以，染料與水玫明膠比較，是高度在優先吸附
。
組分A與B對比 是否表面優先吸附，當然取決于A或B分子和固體
間分別作用的力相對強度，而這相對強度取決于A和B的本性，是以
可能A會在一固體優先吸附，而B在另一個體，數據相當有力地表示
了這一點，其中乙醇被人-苯溶液中優先，但是苯被木炭優先吸附
，這種相對優先性不是沒有料到，離子吸附劑的極性的醇的相互作
用應比對非極性的苯強，而木炭，基本上一個凝聚的芳香物系，對
苯及其衍生我的吸引應該比對脂肪醇的高。

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