Friction at the nanoscale and Tomlinson model

Tarciem nazywane są zjawiska fizyczne, w wyniku których pojawiają się siły przeciwstawiające się względnemu ruchowi obiektów fizycznych oraz następuje dyssypacja energii. Podczas tarcia energia mechaniczna jest zamieniana w energię cieplną, a także w inne jej rodzaje, np. energię akustyczną (instrumenty smyczkowe), elektrostatyczną (elektryzowanie się ciał), świetlną (zjawisko tryboluminescencji).Znaczna część energii użytecznej w przemyśle i życiu codziennym jest tracona na tarcie. Dlatego niezwykle ważne jest poznanie natury tego zjawiska, aby jego negatywne skutki mogły być ograniczone na tyle na ile jest to możliwe, a pozytywne wykorzystane na nasz pożytek. W tej pracy opisane są modele opisujące tarcie w makro-, mikro- i nanoskali. Ponadto omówiony jest model tarcia zaproponowany przez Tomlinsona. W dalszej części przedstawiona jest prosta implementacja modelu Tomlinsona dla przypadku temperatury 0 K, kiedy to nie występują drgania termiczne.Na koniec opisane są bieżące wyniki badań tarcia w nanoskali na przykładzie kryształu germanu oraz wyniki obliczeń wykonane przy użyciu modelu Tomlinsona. Podany przykład ilustruje zgodność rozważanego modelu z danymi doświadczalnymi, co dowodzi jego przydatności do dalszych badań.

In this piece the basic laws of friction are discussed. It contains short description of Tomlinson model and its simple implementation in case of temperature equal 0 K. Finally, recent results of study of friction are presented at the example of germanium crystal and calculations using Tomlinson model.