Effect of triboelectric charges on friction and wear of polymers at macro scale

Üretilen toplam küresel enerjinin yaklaşık dörtte biri sürtünme ve aşınma nedeniyle harcandığından, triboloji mekanizmasının incelenmesi hakkındaki çalışmalara olan ilgi yakın zamanlarda oldukça artmıştır. Kuru sürtünme şartları altında iki dielektrik polimerin birbiri üzerinde kayması veya sürtünmesi ile yüzeylerde elektriksel yük meydana gelmektedir. Bu olaya bağlı olarak sürtünme katsayısında ve yüzey aşınmasında önemli ölçüde değişimler olmaktadır. Sürtünme sonucunda oluşan elektriklenme ile sürtünme katsayısının değişmesi ve aşınma gibi tribolojik olaylar arasındaki ilişkileri saptamak, sürtünme katsayısının yüzey elektrik yükleri ile control edilmesi ve yüzey aşınmalarının azaltılması bu tezin ana fikrini ve çalışma konusunu oluşturmaktadır. Ancak, tribolojik olaylar, arayüzeylerde fiziksel ve kimyasal değişimlerin, ve bu değişimlerin birbirlerini de etkilemesi nedeniyle göz önüne alındığında oldukça karmaşık olaydır. Bu nedenlerden dolayı, sürtünmenin temel prensipleri hala tartışmalıdır. Maddelerin farklı fazları arasındaki temaslarındaki tribolojik olaylardan dolayı arayüzlerlerde elektron, iyon ve malzeme transfer mekanizmaları nedeniyle triboelektriksel yükler üretilirler. Elektriklenmenin temel mekanizması hala belirsiz ve tartışmalı olsa da, tribolojik hareketlerden dolayı oluşan statik elektriklenmenin elektron transferi yüzünden olduğuna inanılmaktadır. Şu an yapılan çalışmalar, fiziksel fenomenlerin yüzey elektrifikasyonunun tek kaynağı olmadığını, ayrıca yalıtkan polimerlerde mekanik etkilerin bir sonucu olarak gerçekleşebilecek kimyasal bağ kopması ve yüzey oksidasyonunu takip eden kimyasal değişiklikler olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, yüzey olaylarının bu iki grubu; yüzey elektriklenmesi ve sürtünmen karşılıklı bir ilişki sergilemesi ve enerji kayıpları ve aşınma problemleri üzerine ayrıntılı çalışmaların yapılması gerekmektedir. Bu amacı gerçekleştirmek için, konu ile ilgili ve mekanizmaları ve ana noktaları ortaya çıkarmak tribolojik olaylar arasındaki ilişkileri moleküler, nano, ve mezo ölçekte malzemelerin tüm içsel ve dışsal özellikleri düşünülerek saptamak gerekmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada, tribo elektriklenmenin sürtünme üzerine olan katkısı yaygın polimerler ve saf selüloz sürtünme sistemi için bazı faktörler - yüzey alanı, elektriksel yük, atmosfer - göz önünde bulundurarak kuru sürtünme şartları altında araştırılmıştır.