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Polymer Adhesion
(2013)
Polymer nanolayers
(2013)
Polymer contact mechanics
(2013)
Energetische Materialien enthalten gespeicherte chemische Energie. Diese potentielle Energie kann bei Zündung schlagartig als Strahlungsenergie und Druckerhöhung freigesetzt werden. Nanoskalige Komponenten erhöhen zusätzlich die innere Energie des Materials um den Beitrag der Oberflächenenergie und verbessern die chemische Umsetzung durch bessere Durchmischung. Die hot-spot-Theorie zur Zündung von Explosivstoffen kombiniert mechanische Stimulation und einer dabei zu erreichenden Schwellwert-Energie mit der Temperatur. Wird die Energie zum exothermen Bindungsbruch etwa beim Reibvorgang erreicht entsteht auf der molekularen Skala ein hot-spot. Der Stoff explodiert, wenn der hot-spot ausreichend lange besteht, sich verstärkt und nicht durch Energiedissipation (Festkörperschallausbreitung, Wärmediffusion) verzehrt wird.
Rasterkraftmikroskopie (AFM atomic force microscopy) dient nicht nur zur bildgebenden Vermessung der Topographie und der mechanischen Eigenschaften, sondern kann auch zur gezielten Veränderung der Oberflächen verwendet werden. Solche lithographischen Verfahren bedienen sich im AFM-Kontaktmodus (Scratching Lithography) direkt der Reibung, im hochfrequenten intermittierenden Kontaktverfahren realisiert man einen vibrierenden Kontaktes (Dynamic Plowing Lithography), der beim Eindringen in eigenen Indentationseindruck reibt. In beiden Fällen überträgt man durch Kombination einer Scherbewegung mit einer Variation des Kontaktdrucks Energie auf die Oberfläche, was nachweislich zum chemischen Bindungsbruch z.B. auf Polymeroberflächen führt. Zwei kristalline Explosivstoffe werden untersucht und sowohl dissipative Effekte als auch die Generierung eines hot-spots demonstriert.
Zero wear (Null Verschleiß)
(2012)
Recent developments in contact mechanics and microfribology have shown that it is very important to study surface modification effects for quantification of „Zero wear“ (plastic deformation of upper parts of asperities) during sliding friction. The present work considers experimental and Simulation data on the Formation of elastic and plastic contact areas during sliding friction on rough surfaces. The Simulation of discrete contact was carried out using as a source the AFMimages of real surface topography at micro/nanoscale.
The approach for quantification of „zero wear“, proposed here, is not using common Statistical Parameters of roughness, but it considers contact areas on asperities.
In these areas some regions are undergoing plastic deformation which influences surface Transformation during sliding friction. Also, the workhardening effect was taken into account in the Simulation
of sliding friction. This enabled a rnore successful fit of experimental data. The results obtained of the Computer simulations will provide a way of studying friction force at the initial stage of the running-in process.