Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sức căng giới hạn và rào cản năng lượng tiềm tàng ở lớp dầu mỏng trong bôi trơn thủy động học
Tóm tắt
Sự trượt ở biên xảy ra trong các tiếp xúc bôi trơn nếu ứng suất cắt tại biên rắn/lỏng đạt giá trị giới hạn. Từ góc độ phân tử, sự chuyển đổi từ trạng thái không trượt sang trạng thái trượt có thể coi như các phân tử lỏng đã thu gained năng lượng đủ để vượt qua rào cản năng lượng ở giao diện. Nghiên cứu này đã thực hiện một loạt các thử nghiệm bôi trơn thủy động học với màng mỏng sử dụng dầu silicon cùng với các phụ gia axit perfluoroheptanoic để khảo sát mối tương quan giữa sức căng giới hạn tại biên và rào cản năng lượng giao diện. Phụ gia đã làm thay đổi góc tiếp xúc và độ trễ góc tiếp xúc của dầu trên bề mặt ổ trục. Rào cản năng lượng tiềm tàng được tính toán dựa trên góc tiếp xúc và độ trễ góc tiếp xúc. Sức căng giới hạn tại biên được suy ra từ các thử nghiệm bằng các phân tích bôi trơn thủy động học hai chiều sử dụng mô hình trượt sức căng giới hạn đơn giản. Kết quả cho thấy sức căng giới hạn tại biên và rào cản năng lượng tiềm tàng có mối quan hệ đơn điệu.
Từ khóa
#bôi trơn thủy động học #sức căng giới hạn #rào cản năng lượng #dầu silicon #axit perfluoroheptanoicTài liệu tham khảo
Neto, C., Evans, D.R., Bonaccurso, E., Butt, H.J., Craig, V.S.J.: Boundary slip in Newtonian liquids: a review of experimental studies. Rep. Prog. Phys. 68(12), 2859–2897 (2005)
Lee, T., Charrault, E., Neto, C.: Interfacial slip on rough, patterned and soft surfaces: a review of experiments and simulations. Adv. Colloid Interface Sci. 210, 21–38 (2014)
Guo, F., Wong, P.L., Geng, M., Kaneta, M.: Occurrence of wall slip in elastohydrodynamic lubrication contacts. Tribol. Lett. 34(2), 103–111 (2009)
Wong, P.L., Li, X.M., Guo, F.: Evidence of lubricant slip on steel surface in EHL contact. Tribol. Int. 61, 116–119 (2013)
Spikes, H.A.: The half-wetted bearing. Part 1: extended Reynolds equation. Proc. Inst. Mech. Eng. Part J 217(J1), 1–14 (2003)
Ma, G.J., Wu, C.W., Zhou, P.: Multi-linearity algorithm for wall slip in two-dimensional gap flow. Int. J. Numer. Methods Eng. 69(12), 2469–2484 (2007)
Salant, R.F., Fortier, A.E.: Numerical analysis of a slider bearing with a heterogeneous slip/no-slip surface. Tribol. Trans. 47(3), 328–334 (2004)
Guo, F., Wong, P.L.: Theoretical prediction of hydrodynamic effect by tailored boundary slippage. Proc. Inst. Mech. Eng. Part J 220(J1), 43–48 (2006)
Tauviqirrahman, M., Ismail, R., Jamari, J., Schipper, D.J.: Optimization of the complex slip surface and its effect on the hydrodynamic performance of two-dimensional lubricated contacts. Comput. Fluids 79, 27–43 (2013)
Craig, V.S.J., Neto, C., Williams, D.R.M.: Shear-dependent boundary slip in an aqueous Newtonian liquid. Phys. Rev. Lett. 87(5), 054504 (2001). doi:10.1103/PhysRevLett.87.054504
Zhu, Y.X., Granick, S.: Rate-dependent slip of Newtonian liquid at smooth surfaces. Phys. Rev. Lett. 87(9), 096105 (2001)
Spikes, H., Granick, S.: Equation for slip of simple liquids at smooth solid surfaces. Langmuir 19, 5065–5071 (2003)
Bonaccurso, E., Kappl, M., Butt, H.J.: Hydrodynamic force measurements: boundary slip of water on hydrophilic surfaces and electrokinetic effects. Phys. Rev. Lett. 88(7), 076103 (2002)
Bonaccurso, E., Butt, H.-J., Craig, V.S.: Surface roughness and hydrodynamic boundary slip of a Newtonian fluid in a completely wetting system. Phys. Rev. Lett. 90(14), 144501 (2003). doi:10.1103/PhysRevLett.90.144501
Henry, C.L., Neto, C., Evans, D.R., Biggs, S., Craig, V.S.J.: The effect of surfactant adsorption on liquid boundary slippage. Phys. A 339(1–2), 60–65 (2004)
Guo, L., Wong, P.L., Guo, F.: Correlation of contact angle hysteresis and hydrodynamic lubrication. Tribol. Lett. 58, 45 (2015). doi:10.1007/s11249-015-0518-1
Whyman, G., Bormashenko, E., Stein, T.: The rigorous derivation of Young, Cassie–Baxter and Wenzel equations and the analysis of the contact angle hysteresis phenomenon. Chem. Phys. Lett. 450(4–6), 355–359 (2008)
Guo, F., Wong, P.L., Fu, Z., Ma, C.: Interferometry measurement of lubricating films in slider-on-disc contacts. Tribol. Lett. 39(1), 71–79 (2010)
Guo, F., Wong, P.L.: A multi-beam intensity-based approach for lubricant film measurement in non-conformal contacts. Proc. Inst. Mech. Eng. Part J 216, 281–291 (2002)
Pit, R., Hervet, H., Leger, L.: Friction and slip of a simple liquid at a solid surface. Tribol. Lett. 7, 147–152 (1999)
Thompson, W.R., Pemberton, J.E.: Characterization of octadecylsilane and stearic-acid layers on Al2O3 surfaces by Raman-spectroscopy. Langmuir 11(5), 1720–1725 (1995)
Maoz, R., Sagiv, J.: On the formation and structure of self-assembling monolayers. I. A comparative ATR-wetability study of langmuir-blodgett and adsorbed films on flat substrates and glass microbeads. J. Colloid Interface Sci. 100(2), 465–496 (1984)
Shafrin, E.G., Zisman, W.A.: Constitutive relation in the wetting of low energy surfaces and the theory of the retraction method of preparing monolayers. J. Phys. Chem. 64(5), 519–524 (1960)
Fuks, G.I., Berlin, L.I.: Perfluorinated aliphatic acids as additives regulating the wetting of metals by oils. Chem. Technol. Fuels Oils 7(4), 305–308 (1971)
McBride, S.P., Law, B.M.: Viscosity-dependent liquid slip at molecularly smooth hydrophobic surfaces. Phys. Rev. E 80, 060601 (2009)