全球問題揭示了測量表面和地形粗糙度的巨大差異

任何滑到拋光地板上或感到輪胎在雪地中旋轉的人本能地知道表面的重要性。當然，那些從事生產的人 – 無論是機器人，運動鞋還是半導體 – 都知道他們至關重要。然而，由於表面的所有重要性，試圖準確測量和描述其地形的嘗試都大不相同。

匹茲堡大學的Tayvis Jacobs和Lars Freiburg Lars Pasteveka United與Saarland大學的Martin Muster，以及Jacobs Arushi Prahan的一名研究生，以提高人們對如何測量和描述表面形象的認識。

他們的研究結果發表在文章中“淺表地形的任務：一項多速研究，以提高地形的特徵“ v 摩擦學信件場地

雅各布斯（Jacobs），懷特福德·威廉·開普勒（Whiteford William Kepler）教授，在機械工程和材料科學領域，表面研究，尤其是粘附，摩擦和磨損，從滑行和包裝到醫療設備功能到計算機芯片的生產。

這些應用取決於表面的粗糙度或其地形的粗糙度，以及地形變化深深影響對象與世界相互作用的方式。

雅各布斯說：“粗糙度對於納米量表很重要。”例如，在機器人技術中，捕獲在倉庫中提取脆性物品的能力取決於各種規模的地形。但是，正如他指出的那樣，“任何單獨的測量都不能完全描述表面。”

“在某些情況下，測量和表徵粗糙度的標準行業方法效果很好，但是它們所包含的信息以及它們可以提供的預測能力有限。”

當科學研究人員測量表面時，他們通常不使用標準行業指標，而有利於更準確的測量和更複雜的表面描述符。但是問題在於，各種研究人員可以使用多種工具，方法和數學模型。

雅各布斯說：“您可能會將其視為關於盲人和大象的寓言。” “為了試圖理解一隻大動物，每個盲人都把他的手放在身體的另一部分，對此做出了完全不同的結論。

“每個科學研究人員都衡量表面的各個方面，但是各種方法和大小的大小都會產生一個物體的驚人不同圖像。”

打電話給科學界以獲取更完整的圖片

2015年，解決方案材料教授馬丁·穆澤（Martin Muzer）發起了他的 聯繫機械任務 創建他發送給研究人員的計算機地形表面。這些科學家使用了他們想要計算其特性的任何理論，計算和模型，並解決了與粘附相關的問題。將他們的方法比較並評估其有效性。

Muser的任務是建模粗糙度的高點，Jacobs和Shepherd印象深刻。他們想知道：如果我們用真實的表面做怎麼辦？

在2022年的戈登研究會議上，雅各布斯，巴斯特夫卡，穆爾和匹茲堡大學納撒尼爾·米勒宣布 膚淺地形的任務該領域使用與製造微芯片相同的技術，團隊創建了兩個不同的表面，一個平滑，另一個更粗糙，都是鉻的氮化物。樣品是為了均勻性而大規模生產的。

然後，團隊將兩個表面的樣本發送給所有要求參加的人。邀請參與者使用他們喜歡的工具和方法測量表面，然後將未加工的數據加載到中央存儲庫中。

儘管該團隊擔心只有少數研究人員參加，但他們感到驚訝和感激地說，來自大學，國家實驗室和公司的150多人參加。通常，在20個國家 /地區有64個小組的參與者；參與者總共進行了2088個單獨的測量。

穆澤爾說：“在膚淺地形的任務中看到如此大量的參與者反映了我們對我們對地形的理解的發展以及我們如何以最佳方式進行衡量的興趣。”

牧場說：“模擬社區在預測總調查的表現方面取得了巨大的成就，但是由於缺乏對真實表面地形的全面衡量，這些成就的適用性有限。”

“現在，為了對這兩個表面進行如此多的測量，我們對如何最好地將理論應用於真實生產。社區的參與令人鼓舞。”

搜索更可信的地形

正如雅各布斯（Jacobs）所說，該項目有必要，他的研究生Arusha Praduan是他的研究生。 “她處理了所有數據，因為該項目來自該項目。當我們四個人見面時，她對結果進行了重要分析。沒有它，我們將無法完成這項研究。”

數據反映了所有使用的方法的結果巨大差異。實際上，粗糙度的指標之一（平均平方高度（中等）不同組的各個維度在1,000,000中有所不同。

正如Pradhan所說：“數據表明，達成關於表面地形的共識是多麼困難。我們必須糾正不一致，偽像和許可限制，並確定描述表面時要包括或排除哪些方法。但是，對於所有這些維度，我們可以實現重要的地形。”

儘管雅各布斯（Jacobs）了解到，對於製造商來說，使用任務過程中使用的許多方法是不切實際的，但他希望他們會考慮中心結論：用不同的規模和方法（甚至兩三個）對同一表面進行測量，從而提供了更準確的結果。

雅各布斯說：“表面地形的這項任務不僅適用於少數研究人員，而且適合每個關心表面表現的人。” “我們的最終目標是找到可以在研究，產品開發和質量中使用的正確的地形指標，以確保，衡量，控制和增加表面性能。”

儘管任務已關閉，但團隊仍在繼續 關注並將樣本發送給感興趣的研究人員該領域可以作為測量工作表面的每個人的標準。

雅各布斯說：“我們不認為這是結局。” “表面地形對於生產力至關重要，但尚未解決。這一挑戰僅僅是開始。”