Механизм трения графита
Поверхность скалывания графита является поверхностью низкой энергии. Это подтверждается, например, тем фактом, что вода не смачивает поверхность скалывания и не растекается по ней. С другой стороны, края кристалла графита являются высокоактивными и легко реагируют с кислородом и водяным паром. Поэтому на воздухе кристалл графита состоит из естественных поверхностей скалывания низкой энергии, а края поверхностей имеют значительно сниженную адсорбированными газами поверхностную энергию.
Таким образом, когда кристаллы графита скользят один по другому на воздухе, взаимодействие будет незначительным с любыми поверхностями кристаллов, которые трутся друг по другу.
Однако прочность основной массы при этом все еще остается относительно высокой, в связи с чем площадь контакта сохраняется незначительной.
В итоге трение также оказывается низким.
На дегазированном в вакууме при высокой температуре графите адсорбированные или смешанные поверхностные пленки будут содействовать образованию летучих окислов углерода, а также свободных радикалов на краю кристаллов и любых несовершенств внутри решетки, которые доступны для газа.
Поверхности скалывания вряд ли будут затронуты, так что взаимодействие между ними поэтому не будет нарушаться. Однако взаимодействия край-край и край-поверхность скалывания будут усиливаться.
Таким образом, при скольжении графита будут иметься большие силы взаимодействия на поверхности раздела, в результате чего трение и будут большими.
Этим можно объяснить то, что для сохранения обычных величин трения и износа необходимо только пропитать края.
Это поведение осложняется изменениями в поверхностной ориентации.
Для графитовых поверхностей на воздухе в результате скольжения образуется ориентация, в которой поверхности скалывания с низкой энергией почти параллельны поверхности раздела, на которой происходило скольжение.
Для дегазированных поверхностей такой ориентации не наблюдается (Гудман и Роу, 1956 г.).
