[pt] Nesta tese, apresentamos um procedimento utilizado para a
calibração do
fotodetector e dos cantileveres utilizados em nosso AFM
para a medida de força
lateral. Desenvolvemos um código em Matlab para o controle
do microscópio que
permitiu a realização do estudo da influência da força
normal na fricção. Também
foi desenvolvido um segundo código em Matlab para a medida
automatizada da
adesão. Apresentamos e discutimos a influência da energia
livre superficial na
fricção e adesão de várias superfícies. Neste trabalho um
estudo da influência da
condensação capilar na forca lateral foi estudado para
superfícies hidrofílicas, e
hidrofóbicas. Encontramos que as nano asperezas podem
realizar contatos
singulares descritos pelo modelo de Hertz ou múltiplos
contatos de acordo com o
modelo de Greenwood. O tipo de contato entre as nano
asperezas pode ser
controlado através da hidrofobicidade e da umidade relativa
no ambiente de
medida. É verificado que os meniscos formados entre ponta e
superfície
influenciam a força lateral, através do aumento da força
normal e também através
da energia gasta pela ponta para arrastar ou deformar o
capilar durante seu
deslocamento sobre a superfície. O efeito da cinética de
condensação capilar da
água sobre a fricção foi também estudado. É mostrado que a
molhabilidade é
determinante para a definição dos mecanismos da dissipação
de energia entre as
nanoasperezas. Apresentamos também a influência da
hidrofobicidade superficial
no coeficiente de atrito. A correlação observada entre o
ângulo de contato e o
coeficiente de atrito reforça a importância da cinética da
condensação capilar nos
processos de fricção que ocorre na escala de nanômetros. / [en] In this work, the procedures developed to the calibration
of the AFM
photodetector and cantilevers for lateral force
measurements in our AFM is
presented. A Matlab code that controls the microscope
allows the study of the
influence of the normal force on the lateral one. A second
Matlab code was
developed in order to study the adhesion forces in an
automated way. We present
and discuss the influence of the surface free energy on the
friction and adhesion
forces. In this work, the lateral forces were measured at
hydrophilic and
hydrophobic surfaces. It was observed that the nano
asperities may form single
asperity contacts described by the Hertz model as well as
multi-asperity type of
contacts described by the Greenwood model. The nanoasperity
contact may be
controlled by the wettability and ambient relative
humidity. It is seen that the
capillar formed between the tip and the surface influences
the tip-surface normal
force and the friction forces due to the dissipation of
energy caused by the drag or
brake of the capillar meniscous. The effect of capillary
condensation kinetics was
studied as well. It is shown that the surface wettability
is determinant to the
energy dissipation mechanism in nanoscale. The influence of
the surface
wettability on the friction coefficient is presented. The
observed correlation
between the friction coefficient and contact angle enhances
the influence of the
surface wettability and its kinetics in the friction forces
at nanoscale.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:6648 |
| Date | 27 June 2005 |
| Creators | ROBERT RONALD MAGUINA ZAMORA |
| Contributors | RODRIGO PRIOLI MENEZES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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