Letter 材料：機械接触に対する連続体モデルの破綻 2005年6月16日 Nature 435, 7044 doi: 10.1038/nature03700 二つの表面が接触した原子レベルの領域に作用する力は、摩擦と付着で中心的な役割を果たす。このような力は従来、連続体の接触力学によって計算されるが、この力学は接触半径が原子レベルの大きさに近づくと成立しなくなることが知られている。それでも、接触力学はもっと小さい長さに適用されているが、これは、デバイスをナノメートルスケールまで縮小し、最適化した機械特性を持つナノ構造材料を作りだし、そして巨視的な摩擦と付着の起源を分子レベルで解明しようとする関心が動機になっている。本論文では、分子シミュレーションを行って、理想的な条件下における接触力学の限界を検証した。得られた結果は、固体バルク内部の原子の離散性から著しい効果は生じないが、離散的な原子によって常に生じている原子スケールの表面粗さによって連続体理論からの大きいずれが生じることを示している。接触面積と接触応力は2倍にしか変化しないが、摩擦と横方向の接触スティフネスは1桁変化する。この変化は、多くの巨視的に粗い表面に対する連続体の接触力学による予測結果に影響を及ぼす可能性がある。このような表面は、さまざまな研究により接触面積全体が非常に小さい平均半径をもつ多数の独立した領域へ分割されることが示されている。 Full Text PDF 目次へ戻る
