Если нагревать пару
соприкасающихся трущихся поверхностей полупроводник и металл, то сила трения
между этими поверхностями будет увеличиваться. Этот эффект используется в
тормозах и муфтах крутящего момента.
Патент США 3 343 635:
Тормоз представляющий собой вал, покрытый полупроводниковым материалом,
охваченный металлической лентой. Тормозной момент зависит от температуры
полупроводникового слоя и регулируется путем пропускания электрического тока
через вал и охватывающую его ленту.
Патент Англии 1 118 627:
Устройство для передачи вращения между двумя валами, состоящая из двух
соприкасающихся дисков, один из которых выполнен из полупроводникового
материала, а второй - металлический. Регулирование передаваемого момента
происходит при нагреве соприкасающихся упомянутых материалов путем пропускания
электрического тока между ними.
Никак и ни с каких позиций данный эффект
в сегодняшней физике не объясняется, да и не может быть объяснен ни
классическими методами ни квантовыми.
Полное молчание.
Во всю царствует определение:
«При трении происходят три
взаимовлияющих процесса (триада И. В. Крагельского): взаимодействие
поверхностей, изменение свойств поверхностей в результате взаимодействия и
влияния окружающей среды, разрушение поверхностей вследствие 2-х предыдущих
процессов.»
http://www.radiy-niod.ru/ru/niod/tribo.html
Особенно непонятно молчание квантовой
механики, берущей на себя право объяснять все и вся со своих позиций.
Совершенно забывают в этой «новой» науке
трибологии о трибоэлектричестве.
ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСТВО, возникновение
электрических зарядов при трении. При трении двух химически одинаковых тел
положительные заряды получает более плотное из них.
Все дело упирается в основы
электродинамики. В Электростатику.
Коротко.
Это механическое взаимодействие (трение) вызывает появление
электростатических сил определяемых
Законом Кулона F=q1q2/r2
При трении появляется сила,
способствующая усилению взаимодействия трущихся поверхностей.
Сам по себе нагрев трущихся поверхностей дело очевидное. Сильнее
трешь, сильней нагрев.
Непонятно, почему на сегодняшний день,
не смотря на проявление этого эффекта(электризация) вообще с любыми разными
материалами, упор делается на взаимодействие металла с полупроводником. Вся
суть – что видим о том поем.
То, что нагрев не увеличивает
электропроводность металла это очевидно.
Это не касается полупроводника. У него с нагревом
проводимость только увеличивается. То же касается и диэлектриков типа стекла, кварца.
Полупроводник кремний в составе.
Что имеем? Разность и довольно большую электрических
потенциалов.
При трении естественно
трибоэлектричество. (по электростатике два разных по знаку заряда). Заряды
притягиваются, чем больше трение, тем больше заряды по величине. Тем больше
сила притяжения по Кулону. Трение само по себе и без дополнительного внешнего
нагрева увеличивает температуру в зоне контакта.
Допустим, мы подогреваем оба тела.
В результате нагрева происходит
изменение размеров тел, а значит и увеличение площади соприкасающихся
поверхностей.
Это первый фактор, усиливающий трение.
Второй фактор ускорение обменных
процессов в результате трения
При трении нагрев каждого из участвующих
тел неравномерен и зависит от их
теплопроводности, появление тепловой разности потенциалов.
Даже в отсутствии трения существует контактная разность
потенциалов у разных по химическому составу тел. Это третий притягивающий фактор.
Если еще и ток пропускать от металла к
полупроводнику: разность потенциалов
складывается с уже имеющимся, от трения. Чем она больше, тем лучше. Процесс
хорош, пока не начнется разупрочнение материалов от нагрева. Вроде с позиции классики все получается. Второе,
если ток пропускать наоборот, через полупроводник к металлу.
Заработает контактный переход,
сопротивление возрастет и эффект от тока
наблюдаться не будет, боле того приведет к
обратному – трение уменьшится. Еще вопрос p-n или n-p переход.
Вопрос, при трении какой электрический
(неужели равный) потенциал приобретает полупроводник, а какой металл?
Принципиальный. Сколько тепла получит
полупроводник, а сколько металл. Сколько
тепла каждый из них сбросит за единицу времени в окружающую среду. (кто из них
быстрее остывать будет). То же касается и электрического потенциала.
В общем, количественные характеристики
данного явления можно грубо оценить исходя и из разности в плотности самих
материалов. А если необходима точность, то надо учитывать и атомную плотность
химических элементов и пропорции их в сплавах.
Фатьянов А.В. СПб. 20.11.2010.