Чому речі зношуються?

Чому речі зношуються?

Це не таке просте питання, як здається. Наш повсякденний досвід зв'язує це з якістю: "Я не такий багатий, щоб купувати дешеві речі". А що визначає якість? В першу чергу — якість матеріалу. А що таке якість взагалі? Чим відрізняються одні і ті ж матеріали, але різної якості?

Розпочну з простого прикладу.

Перші "Жигулі", які почав випускати ВАЗ в 1971 році, були з італійськими двигунами. Випуск своїх затримувався. Десь через півроку автомобіль став повністю радянського виробництва. "Радянське — означає відмінне"! — пам'ятаєте таке гасло? Відмінне від усього іншого, що випускалося у світі. Щасливчики, кому дісталися перші автомобілі, намагалися їздити на них до останнього — доки кузов остаточно не згнивав. Італійські двигуни пробігали і до півмільйона кілометрів. І навіть радянським моторним мастилом їх не можна було зіпсувати. А наших двигунів вистачало у кращому разі на сто тисяч кілометрів. Хоча вони були скопійовані з італійських. Що самою, що зношується, а тому дефіцитною частиною у нас був розподілвал. Його вистачало максимум на тридцять тисяч. Тодішні автолюбителі пам'ятають.

Так що таке знос при терті, згинанні і інших діях на матеріал?

Як я вже писав в статті про нанотехнології, усі речовини складаються з кристалічної решітки або молекул і атомів, пов'язаних яким-небудь іншим чином. При їх виробництві неминучі дефекти(такому по-науковому називаються окремі порушення "ідеальності" на нанорівні) цих структур. Чим вище рівень технологій виробництва, тим їх менше, але вони є.

Що таке дефект на молекулярному рівні?

Дефект у фізиці твердого тіла — це окреме порушення структури кристалічної решітки на атомному рівні. Наприклад, немає на належному місці одного або декількох атомів. Чи розривши усередині грат упродовж декількох десятків або сотень атомів. Чи атом сидить не в потрібному місці, порушуючи ідеальність структури. Деформація на рівні окремих атомів. На поверхні кристала таких дефектів зазвичай більше. Реальних кристалів без дефектів не буває. На самому предметі цього не видно. Вони навіть не видно в найсильніший оптичний мікроскоп. Але саме з невидимих дефектів, їх зростання і починається знос і руйнування матеріалів.


При терті об іншу речовину відбувається не лише руйнування слабких місць, але і подальше виникнення дефектів. Надірване легше рветься і далі. Мастило в механізмах тільки дещо знижує швидкість цього процесу. Збільшується число дефектів і при вигинах, розтягуваннях і інших діях на матеріал в процесі користування ім. Наприклад, черевик знизу стирається, а згори рветься від довгих згинань і натягнень.

Тепер зрозумілий наведений вище приклад з автомобільними двигунами. У італійців якість матеріалів і якість виготовлення були вищі.

Зрозуміло і чому натуральні матеріали служать довше. Природа "акуратніша" у виробництві.

Чи можна боротися з процесом зносу?

Так, люди завжди цим займалися і удосконалювали засоби догляду. У механізмах застосовується мастило, що знижує тертя і знос. Правильний догляд за будь-якими речами служить не лише збереженню зовнішнього вигляду, але і збереженню їх структури. Але нічого вічного немає.

Отже, причина зносу — наявність в матеріалах наноскопических неправильності їх кристалічної або молекулярної структури.

Істотний вклад у вирішення цієї проблеми можуть внести нанотехнології. Як я вже писав, вони дозволяють здійснювати маніпуляції на рівні окремих атомів і молекул.

Тобто можна як спочатку зменшувати кількість дефектів в матеріалах, так і усувати дефекти, що виникають в процесі використання.


Крім того, за допомогою нанотехнологій можна створювати бездефектні і навіть такі, що самовідновлюються речовини. Але це — тема наступних статей.


Надрукувати  

Схожі матеріали