7月1日2020年
磨损和摩擦是许多工业领域的关键问题：当一个表面滑过另一个行业时会发生什么？材料必须期望哪些更改？这对机器的耐用性和安全意味着什么？
无法直接观察到在原子水平上发生的情况。但是，现在有一个其他科学工具可用于此目的：首次，复杂的计算机模拟变得如此强大，以至于可以在原子量规模上模拟真实材料的磨损和摩擦。欧洲杯足球竞彩
由Carsten Gachot教授领导的Tu Wien（维也纳）的摩擦学团队现已证明，这个新的研究领域现在在著名的科学杂志上提供了可靠的结果。ACS应用材料和界面欧洲杯足球竞彩”。
用高性能计算机模拟了由铜和镍组成的表面的行为。结果与电子显微镜的图像非常好，但它们也提供了有价值的其他信息。
摩擦改变了微小的谷物
在肉眼上，当两个表面彼此滑动时，它看起来并不特别壮观。但是在微观层面上，发生了高度复杂的过程：“金属在技术中使用，具有特殊的微观结构，”当前出版物的第一作者Stefan Eder博士解释说。“它们由小晶粒组成，直径为微米甚至更少。”
当一种金属在高剪切应力下滑过另一个金属时，两种材料的晶粒相互接触：它们可以旋转，变形或移动，可以将它们分解为较小的晶粒或由于温度升而生长欧洲杯足球竞彩机械力。
所有这些过程都以微观量表进行，最终确定了材料的行为，因此它们还确定了机器的使用寿命，由于摩擦而导致电动机损失的能量量或如何井井有条，需要最高的摩擦力。
计算机模拟和实验
“然后可以在电子显微镜中检查这些显微镜过程的结果，”斯特凡·埃德（Stefan Eder）说。“您可以看到表面的晶粒结构是如何变化的。但是，尚无可能研究这些过程的时间演变，并准确地解释了在该时间点的原因。”
现在，由Tu Wien的Tribology Team开发的大型分子动力学模拟封闭了这一差距计算机。
模拟材料块越大，模拟时间段的时间越长，则需要的计算机功率就越多。“我们模拟了一个侧面长度高达85纳米的部分，在几个纳米秒的时间内，斯特凡·埃德（Stefan Eder）说。这听起来并不多，但这并不是很了不起的：即使是奥地利最大的超级计算机的维也纳科学集群4，有时也可能一次忙于几个月的此类任务。
该小组研究了铜和镍合金的磨损 - 并使用两种金属和不同机械载荷的不同混合比进行了。“我们的计算机模拟完全揭示了从实验中已经知道的各种过程，微结构变化和磨损效果，”斯特凡·埃德（Stefan Eder）说。
“我们可以使用模拟制作与电子显微镜中图像完全相对应的图像。但是，我们的方法具有决定性的优势：然后我们可以在计算机上详细分析该过程。我们知道哪个原子在什么地方改变了其位置时间点，以及在该过程的哪个阶段到底发生了什么。”
了解磨损 - 优化工业流程
新方法已经引起了行业的极大兴趣：“多年来，一直在进行讨论，即摩擦学可以从可靠的计算机模拟中受益。现在，我们已经达到了一个模拟质量和可用的计算能力的阶段，以至于我们可以利用它们来回答令人兴奋的问题否则就无法访问，”卡斯滕·加霍特（Carsten Gachot）说。将来，他们还希望在原子水平上分析，理解和改善工业流程。
资源：https://www.tuwien.at/en/