השפעת הטמפרטורה וההומיות על הביצועים הטריבולוגיים של חומרים המבוססים על טקסטיל

יסודות של טריבולוגיה בחומרים המבוססים על טקסטיל

Tribology שולט בחיכוך, ללבוש, ו סיכה של משטחים אינטראקציה, וחומרים טקסטיל זה קובע ישירות חיי המוצר, בטיחות, ויעילות מכנית. רכיבי טקסטיל מופיעים בציפויים, חגורות, חותם, שתלים רפואיים, וספורט ביצועים גבוהים - כל התנהגות טריבולוגית תובענית צפויה של מבנים טקסטיל - מן סיבי בודדים כדי לסובבים את חוטפים, או מארגן צורות מורכבות - הם אינטראקציות מורכבות - תרכובות מורכבות.

סוג סיבי משפיע מאוד על tribology הבסיס. Synthetic פולימרים כגון ניילון, פוליסטר, aramid, ו אולטרה-molecular-משקל פוליאתילן (UHMWPE) מציג מנגנוני חיכוך נפרדים ולנהל מנגנונים. לדוגמה, קבוצות של ניילון doamide לקדם את האגרה של מימן, מה שהופך את החיכוך שלה מאוד תלוי לחות, בעוד aramids לשמור על יציבות תרמית גבוהה אבל תסבול מתחת לטמפרטורות טבעיות מסוימות, במיוחד כמו מלחים חומר מכניקה פיזית, או לספוגה.

ללבוש מודטים בטקסטיל נע בין ללבוש abrasive ו adhesive לעייפות וסיבים למשוך החוצה.המקדם של חיכוך (COF) במגעים טקסטיל הוא לא קבוע אבל פונקציה של עומס, מהירות סליעה, היסטוריה סביבתית. לחות גבוהה יכול להגדיל את COF על ידי 50-20% עבור פולימרים מסוימים עקב חיפוי capillary, בעוד סיורים טמפרטורה עלול לגרום מעברים כי ללבוש מגמות חיוניות עבור סוללות רכב.

השפעות טמפרטורה על ביצועים טריבולוגיים

מכונאים רתימים

(הטמפרטורות המואצות מאיץ ניידות מולקולרית בסיבים פולימרים, המוביל לרכך תרמי, מצמרר, ובסופו של דבר השפלה. עבור סיבים חצי-קריסטליים כמו פוליאתילן terephthalate (PET) ו ניילון, טמפרטורת המעבר הזכוכית (TreaFLT:0gFLT:1) מסמן סף: מעל TFLT2galua: 3, ו-Fmorricrephive, בדרך כלל, מ-toricrephive, מ-corephive, מ-corempremprempremprephive, מ-cod) הופך להיות יותר מ-codcious יותר מ-codcious יותר מ-codive, 000, 000, 000, 000 חמור יותר גבוה יותר ויותר מ-Firdcious, 000 של כדור-Firdcious, 000, 000, 000, 000 של כדור-Fidive, בדרך כלל, 000, 000, 000, 000 של כדור-Fidive, 000 גבוה יותר גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר גבוה יותר ויותר מגובה של משטח מתכתידבקות כדור-to-to-to-to-

ההשפלה הארומה לא רק משנה כימיה משטח, אלא גם משחררת תרכובות תנודתיות שעשויות להפקיד על פניות, שינוי דינמיקות חיכוך.ביישומים של רכב, כריות בלמים המכילים סיבים קצרים של aramid גדל דעך תחת עצירות חוזרת בזמן גבוה כי phenolic res degrade, אבל הסיבים עצמם יכולים לעמוד עד 500 מעלות צלזיוס לפני פחמן, עם זאת, טמפרטורה גבוהה להפחית סיבים של 120 מטרד של סיבים בתדירות גבוהה יותר של 0, 000 C.

(ב) השפעות של זמן רב (FLT:0Key) כוללות: ההרחבה של ה-II:

התרמומלי מתרכך על פני שטח מגע אמיתי וחיכוך דביק
השפלה Oxidative יוצרת שכבות משטח מתפתלות ולבוש פסולת
פענוח הגילוח תחת עומס קבוע, שינוי טופוגרפיה משטח
אובדן סיכה (אם זה נכון) בשל evaporation או התמוטטות תרמית
מעברי שלב (למשל, התכת גבישים) המובילים לכישלון קטסטרופלי

מכונאים נמוכים

בטמפרטורות תת-אפס, סיבים פולימרים הופכים להיות נוקשים יותר ויותר וגלויים כמו תנועה מולקולרית קופאים.ההפחתה בשרשרת הניידות מעלה את המודולולים ומפחיתה את הכמיהה לפרוץ, מה שהופך סיבים רגישים יותר לשבר תחת מגעים אספרטיים.חומרי טקסטיל המשמשים בחלל ובהילוך קר-החליש חייבים לעמוד בטמפרטורות נמוכות כמו -60 מעלות צלזיוס, שבו ניילון מאבד השפעה משמעותית מתחת, תחת מגעים, סיביריים, בתחילה, אך הם יכולים להפחית את הפחתת לחץ פני השטח התחתון של חומר החמצן (אך ורק בטמפרטורות סטרייקט התחתון של חומר מלמטה יותר, אך ורק לנפיחות), אך ורק לאחר מכן, אך ורק לנפיחות), אך ורק לנפיחות נמוכה יותר, אך ורק בנפיחות של נוזל אחורית ירידה בנפיחות), אך ורק בנפיחות נמוכה יותר, אך ורק בטמפרטורות האחוריות, אך ירידה בנפיחות נמוכה יותר, אך ורק בטמפרטורות סטרייקט התחתון של חומר מלמטה יותר, אך ורק במיקרו-מחץ למטה, אך ורק בטמפרטורות של חומר מלמטה פחות מלמטה פחות מלמטה פחות.

לדוגמה, בתרכובות טקסטיל מכוסות זכוכית המשמשות להבים טורבינות רוח, טמפרטורות מתחת -20 מעלות C לגרום epoxy matrix לקשה, אבל סיבי הזכוכית עצמם נשארים יציבים; עם זאת, השגיאה התכווצות התרמית מתאמית מייצרת מתחים שאריות כי מקדם debonding interfacial ו- סיבים פורצים במהלך מגע מלוטש, בגדים כמו פוליצ'סטר ו- 15% ל- Cplind נמוך יותר מ- 24% מ- 24% מ-C-C- 24% מ- 24% לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת עלייה חדה של גלימה של גלימה של גלימותק- 4.

(ב) השפעות של טמפרטורות נמוכות (FLT:0Key low-temperature) כוללות:

הגדלת הבירות והפחתת הכמיהה לפרוץ
שיטות גמישות גבוהות יותר מגבירות את לחץ הקשר ב asperities
פוטנציאל להיווצרות קרח על פני השטח, הצגת גוף שלישי חודרני
חוזים של סיבים ושינויים בנפיחות של בד
ירידה בדבקות מורידה את COF אך ללבוש שינויים לשבר

השפעות הומוריסטיות על ביצועים טריבולוגיים

מנגנונים גבוהים

מים קליטה משנה עמוק את התכונות מכניות ומשטח של סיבים טקסטיל. Hygroscopic פולימרים כמו ניילון, פולימיד, צמר יכול לספוג עד 8% לחות על ידי משקל, גרימת ממדי, הפלסטיקה, ולהפחית טמפרטורת מעבר זכוכית.זה עומס פלסטיק מוריד את קשיחות החומרית ואת מודלוס, להגדיל את אזור מגע אמיתי ואת מרכיב דבק של חיכוך, בנוסף לצורות 0.25 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

הממשק בין לחות ללבוש הוא מורכב.בהתחלה, מים יכולים לפעול כמו סיכה עבור כמה מגעים פולימר פולימר, צמצום החיכוך, אבל עבור טקסטיל ההשפעה הדומיננטית היא לעתים קרובות ההפך כי סיבים רטובים להיות דחוס לדבוק על פניות נגד, יתר על כן, מים נספגים יכול להאיץ הידרוליטיזה כמו פולימר, שובר אג"ח וחלש סיבים לאורך זמן ביישומים חיצוניים (דלקתיים), ולהגדיל את החיידקים אינטנסיביים).

(ב) תוצאות של [[המאה ה-20]]

נפיחות סיבים מובילה לאזור מגע אמיתי
הפלסטיזציה מפחיתה את הקשידות וקידום של עונדים דביקים
Capillary adhesionמגייס חיכוך
השפלה הידרוליטית נחלשת של סיבים
מיקרוביאלי קידוד גורם למנגנוני ללבוש ביולוגיים

המונחים: Low-Humidity Mechanism

בסביבות יבשות מאוד (נמוך 20% RH), סיבים הידרופיליים לאבד לחות פנימית, להיות נוקשה יותר נוטה יותר לשברים.לדוגמה, כותנה מפסידה כ 30% מכוחה הפורש כאשר יבש מ 65% RH עד קרוב 0% RH, בעוד שהארון של ניילון כדי לשבור טיפות על ידי חצי.תחת מגעים מלוטשים, הדלונות מופחתת מגבירה את ההסתברות של סדקים ו debris, לעתים קרובות יותר מאשר לא לכווץ, אבל לא יכול להיות חסר לחות.

גורם נוסף בלחות נמוכה הוא סיבים חשמליים סטטיים.פרייט עם מוליכות נמוכה (למשל, רוב הסינטטיים) לצבור מטען אלקטרוסטטי במהלך הנפיחות, אשר יכול למשוך חלקיקים באוויר שפועל כמו abrasives. Static גם גורם סיבים להדוף אחד את השני, שינוי מבנה הבדים ולהגדיל את הלחץ האמיתי על פני חוטפים נקיים.

(ב) השפעות נמוכות של כפליים כוללות: ⁇

הגדלת קשיות וסחרחור
ירידה במודעה מורידה את החיכוך
ללבוש מוגבר באמצעות שברים חמים ומיקרו-צ'יפ
בניית מטען סטטית לקידום זיהום חודר
חוסר יציבות מקל גורם לא אפילו ללבוש

השפעות סינרגטיות של טמפרטורה ואלימות

סביבות בעולם האמיתי לעתים רחוקות להציג טמפרטורה מבודדת או תנאי לחות; השילוב יוצר אפקטים אינטראקטיביים שלא ניתן לחזות ממחקרים נפרדים.לדוגמה, בטמפרטורה גבוהה ולחות גבוהה, סיבים טקסטיל עשויים לעבור הידרוליזה מואצת כי אנרגיה תרמית משפרת את קצב התגובה הכימית. סיביים ארמייד חשופים ל 80 מעלות צלזיוס ו-95% RH חווים אובדן מהיר יותר של חוזק פירע מאשר 80 מעלות צלזיוס ו-50% H, השפעה ישירה של דלקת ריאות, יכול ללבוש את הפחתת לחץ דם, או ירידה בטמפרטורות מתוחכמות, או ירידה נמוכה, או ירידה בטמפרטורות מתוחכמות, עלולות, עלולות, או ירידה נמוכה יותר, עלולות, 000.

סטנדרטים בדיקות תלת-תחומיות אמין עבור טקסטיל, כגון ASTM D5189 או ISO12947 (מבחן Martindale), לעתים קרובות לציין תנאים אטמוספיריים סטנדרטיים (23± 2C, 50±5% RH), אבל אלה לא ללכוד את הקיצוניים שנפגשו בשירות.מהנדסים חייבים לתכנן בדיקות כי לשכפל את המעטפה הסביבתית האמיתית - עבור בדפי רכב, אשר עשוי לכלול טמפרטורות מ -20 מעלות צלזיוס ל 80 מעלות עם לחות במקביל מ -20% עד 20% ל , לעומת 26% לעומת 26% לעומת זאת, לעומת 20 מעלות צלזיוס, לעומת זאת, לעומת 20 מעלות צלזיוס, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת 20.

(ב) תוצאות של סינרגיסטים: ⁇

טמפרטורה גבוהה + לחות גבוהה: הידרוליזה מואצת, ללבוש דבק חמור, צמיחה מיקרוביאלית
טמפרטורה גבוהה + לחות נמוכה: חמצון מהיר, brittlement, דור פסולת חודרנית
טמפרטורה נמוכה + לחות גבוהה: היווצרות קרח, נזק קפואה, מוגברת של גוף שלישי
טמפרטורה נמוכה + לחות נמוכה: רוח קיצונית, בעיות אלקטרוסטטיות, חיכוך מקל-slip

השלכות מעשיות להנדסת ועיצוב

טקסטיל פנים לרכב

בדים ים, כותרות, שטיחים הרצפה בכלי רכב חווים טווחי טמפרטורה מ -30 מעלות צלזיוס בחורף ליותר מ 80 מעלות צלזיוס באור שמש ישיר, בשילוב עם וריאציות לחות.מצבים של כישלון כוללים מדף ים, גלולה ואובדן של התנגדות בטן. Specifying לחות-stable סיבים (למשל, ניילון ממולאים המופעלים על ידי פתרון) ויישומים אנטי-hydrolysis יכול להאריך את החיים COF כמו סיליקון או לחץ דם עקבי (או לחץ דם) או לחץ דם עקבי) או לחץ דם על פני סיליקון (אונדפס) או מגבלות על פני סיליקון) או מגבלות על פני סיליקון)

יישומים חשמליים והגנתיים

מרכיבים מבוססי טקסטיל בפנים מטוסים, מצנחים, והילוך מגן חייבים להופיע באופן אמין מגובה תת-אפס לטמפרטורות המדבריות. Aramid ופוליbenzimidazole (PBI) סיבים נבחרים ליציבות תרמית שלהם, אבל התגובה הטריבולוגית שלהם לחות עדיין דורשת הערכה זהירה. לדוגמה, את הרתיעה במחסנים מושב חייב לשמור על חיכוך עקבי של מתכתי עם סדקים על פני כל התנאים המתאימים כדי להבטיח בדיקה גופנית כמו מחזורית משולבת.

המונחים: Industrial טקסטיל Composites

Geotextiles, חגורות העברה, וחותמות לפעול בתנאים קשים בחוץ.העמידות של פוליסטר גיאוטקסטיליים ביבשה רטובה, חם יכול להיות נפגע על ידי הידרוליזה, המוביל לכישלון מוקדם של מערכות בקרה שחיקה. מעצבים עכשיו להשתמש במודלים חיזוי חיים המשלבים יחסי Arrhenius עבור הידרוליטיזה תלות טמפרטורה ומודלים דיפוזיה כדי להעריך השפלה.

אסטרטגיות של מיגור ועיצוב חומרי

שיפור ביצועים תלת-בולוגיים בתנאים סביבתיים שונים כולל גם בחירה חומרית וגם הנדסה על פני השטח.

(FLT:0) בחירה של פייבר (Fiberסלקציה) 1: השתמש בסיבים נמוכים לחלוטין של תסמינים נמוכים, כגון פוליפרופילן, PTFE, או UHMWPE בסביבות לחות. עבור יישומים עתירי זמן גבוהים, aramid, PBI, או סיבים פולימידיים לספק חוסן תרמי.
(FLT:0) ציפויים יעילים (Protectiveציפוs) 1: החלת hydrophobic או oleophobic מסיים את ה-oleuptake ולהפחית את הדבקות של קפריורי (FLT:1): דוגמאות כוללות ריבאובטן, שכבות פולימרים מפלזמה או ציפויי מחסום ננוקלי.
(FLT:0Chemical ChangeFLT:1: סוכני קרוס-קישור יכולים להפחית את ההגדלות של פולימדיקים, בעוד נוגדי חמצון ו-UV מייצבים מחדש את ההשפלה החמצן התרמית.
(FLT:0) מבנים של HybridvedOVAdראה 1: שילוב סיבים עם תגובות סביבתיות שונות (למשל, עור של סיבים עתיריים גבוהים על הליבה של סיבים בעלי יכולת גבוהה) יכול להרחיב את טווח ההפעלה.
(FLT:0) טקסטיל טקסטיל חכם: מושגים מתעוררים כוללים בדים עם חיישנים משובצים אשר מזהים שינויים טמפרטורה ולחות מעוררים תגובות הסתגלות, כגון חומרי שינוי שלב המשחררים סיכה או microcapsules המפחיתים את ללבוש.

כיוונים עתידיים למחקר

כדי להשיג מודלים חיזויים של טריבולוגיה טקסטיל, סימולציה רב בקנה מידה גישות כי כמה דינמיקות מולקולריות (עבור אינטראקציות סיבים ננומטריים) עם שיטות אלמנט סופיות (עבור מגע בקנה מידה בד) נדרשים. טכניקות ניסיוניות כגון in-situ לסרוק מיקרוסקופיה אלקטרונים עם שליטה סביבתית יכול להתבונן ישירות במנגנונים תחת טמפרטורה משולבת ולחות.בנוסף, למידת עשויה לעזור לפתח מודלים אמפיריים מהנתונים הגדולים של בדיקות תלת-חמצני, בתנאי אופטימיזציה חומרים, אשר ניתן לשנות את האופטימיזציה.

עוד שדרה מבטיחה היא טקסטיל בהשראת ביולוגית המחקה את המשטחים העצמיים, משטחים עמידים לחות שנמצאו בטבע - לדוגמה, את כריית הצפרדע שמתאימה לדבקות בהתבסס על לחות.סוף, התפתחות פרוטוקולים סטנדרטיים בדיקות סטנדרטיים שלוכדים אירועי לחות טרנסנדנטליים (למשל, גשם פתאומי על פני השטח חם) ישפר את הרלוונטיות האמיתית של ההסתברות גבוהה יותר של תעשיות טקסטיל, ואפקטים יותר של תכונות קריטיות, אך ורקמות, אך ורקמות, ואפקטים של כמה שיותר מטמפרטורות מתוחכמות, הן עדיין קריטיות, ואפקטים, ואפקטים, הן עמידות, הן עמידות, הן מטמפרטורות עמידות, הן מורכבות יותר, הן מטמפרטורות עמידות, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, והן מטמפרטורות מורכבות יותר, הן מורכבות יותר, הן מטמפרטורות מורכבות יותר, והן מטמפרטורות מורכבות יותר, הן קריטיות, הן מורכבות יותר, והן מטמפרטורות עמידות, והן מטמפרטורות מתוחכמות, הן קריטיות, הן קריטיות, הן יכולות להיות חזקות יותר, הן יכולות להיות חזקות יותר, והן יכולות להיות חזקות יותר, הן יכולות להיות חזקות יותר, והן יכולות להיות חזקות יותר, והן יכולות להיות חזקות יותר, הן יכולות להיות חזקות יותר, הן מורכבות יותר,

מסקנה

טמפרטורה ולחות אינן רק השפעות משניות בטריבולוגיה של הטקסטיל - הן שולטות במנגנונים היסודיים של חיכוך ולבוש.טמפרטורות גבוהות לרכך סיבים ומגבירות את ההשפלה, בעוד שטמפרטורות נמוכות מעוררות מהירויות ושבר.התמידיות מודות מחלחלות, הפלסטיזציה ויציבות כימית, לעתים קרובות מייצרת שינויים מנוגדים ב- COF והעלאת ההשפעות המשולבות שלהם, התנהגות מורכבת, שאינה ליניארית, שיש להבין על ידי תכנון יעיל, על ידי טכניקות חכמות, וטכניקות יצירתיות, יכולות לפתח יעילות סביבתיות, וטכניקות יצירתיות, וטכניקות יצירתיות, יכולות לחיקוי, וטכניקות יצירתיות, וטכניקות יצירתיות, וגמישות, יכולות לחיקוי יעילות, יכולות לחיקוי סביבתיות, יכולות לפתח יעילות יותר, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות סביבתיות, וגמישות סביבתיות גבוהות יותר, יכולות לפתח יעילות סביבתיות, וטכניקות יעילות סביבתיות, וגמישות סביבתיות גבוהות יותר, וטכניקות יעילות סביבתיות גבוהות יותר, וגמישות סביבתיות, יכולות לפתח יעילות סביבתיות גבוהות יותר, יכולות להיות מסוגלות, יכולות לשילוב.

(ב) לקריאה נוספת על יסודות הטריקולור הפולימרים, ראה (FLT:0) האגודה של טריבולוגים ומהנדסי הלובריון (Llobricationment) 1 ו-FLT:2AS סטנדרטים בינלאומיים עבור בדיקת טקסטיל: 3.10 מחקרים מפורטים על השפעות לחות ניתן למצוא באפקטים פולימרים מורכבים של FLT:4Industrial Lubrication ו-Trbology יומן:5 דוחות טכניים על השפעות פולימרים על חומרים מ-FLT5Nexicic.