Графит
Давно известно, что твердые тела, имеющие сложную структуру, так не как графит, дисульфид молибдена или тальк, имеют низкое трение, и это обычно относят к значительной анизотропии их прочностных свойств. В этой главе мы будем обсуждать фрикционное поведение таких слоистых материалов и покажем, что эта точка зрения является в основном правильной, хотя точный механизм трения может изменяться при переходе от одного материала к другому.
Рассмотрим вначале графит, имеющий интересные фрикционные свойства.
Его структура откуда видно, что атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко отстоят друг от друга (3.40 А), в то время как атомы углерода в каждой плоскости располагаются в правильный гексагональный ряд, причем расстояние между атомами здесь равно 1,42 А. Это характерное расстояние связи С-С является промежуточным между расстояниями единичной (1,54 А) и двойной (1,35 А) связи и близко с расстоянием между С-С в бензоле (1,40 А). Связь между отдельными слоями, наоборот, осуществляется за счет я орбит и является весьма слабой.
Приблизительная оценка прочности связи между атомами С-С в каждом слое равна.100 ккалг атом (Гроклер, 1951 г.) (Огоск1ег), в то время как прочность связи между атомами соседних слоев равна только нескольким ккалг атом.
Расчеты, подобные расчетам, описанным в предыдущей главе, наводят на мысль, что поверхностная энергия для слоев равна нескольким сотням эргсм2, а для края каждого слоя приблизительно 5000 эргсм2. Поэтому не является неожиданным, что скалывание графита всегда происходит вдоль слоев.
Микрофотография поверхности скалывания слоистого твердого тела (дисульфида молибдена) воспроизводится в приложении XVIII. На нем обнаруживаются, как и следовало ожидать, значительные ровные площадки, хотя связи поверхности скалывания этого материала являются связями ван дер ваальсового типа.
