上海光學儀器一廠表面輪廓儀在材料表面摩擦實驗中的應用
我們知道，從分子角度看，只有云母的表面上才會有較
大的光滑面積。這種材料只有一個解理面，因而在各層剝落
后留下的表面會在幾個平方英寸面積上沒有分子階梯。
即使是經過磨削和拋光而制成的較光的工程表面，仍有
百萬分之一英寸左右的凹凸不平度。一般說來。這好象很光
滑，但是百萬分之一英寸就是250埃或者大約是100個原子間
距，很明顯，從原子尺度看，這些表面是粗糙的。工程表面
大多數是相當粗糙的。
那么，我們能用什么方法來研究這種表面的形狀和輪廓呢?
答案：觸針法和表面輪廓儀
表面輪廓的重要性
如果我們不知道兩個表
面放在一起時的接觸情況，我們將永遠搞不清摩擦是怎樣產
生的。為了搞清這一點，我們必須研究表面的形狀和輪廓，
以便能了解兩個表面放在一起時的配合情況。
要造出真正平滑的表面是極其困難的。這種困難一部份
是工藝上的困難。因此，改進了工藝方法，能得到比較平滑
的表面。但是，另一部份困難在于固體本身的特性。例如，
工程實踐中所用的金屬往往是由多晶物質組成的，而晶體通
常含有各種不同的組分，并且按無規方向排列。某些晶體比
其他晶體硬，或面向較難變形的方向。因此，對這種材料進
行拋光時，表面的某些部份會比另一些部份容易脫落。即使
是純金屬的單晶體，從原子角度看基本上光滑的原子平面
也會含有缺陷，這些缺陷產生了局部軟化區，因而在拋光時
能先行脫落。如果我們設法從熔融狀態生成單晶體，那末表
面往往會含有高達幾層原子的階梯、凸部和臺階。
如果我們把一塊玻璃熔化，再讓它緩慢地凝固，表面就
會貌似光滑。但因玻璃的結構并不均勻，所以
表面的不同部份在凝固時的收縮量會有所不同，因而表面將
具有波紋。如果把表面拋光，結構不均勻還將意味著某些部
份會比其他部份容易脫落。對于聚合物，也有這個問題。木
材的結構更加不規則，因而拋光表面會呈現凹凸不平，從原
子尺度看，不平度是非常大的。
