摩擦化學

frictionchemistry

研究由機械作用引起的固體的化學和物理化學變化的化學分支學科。摩擦化學研究的體系中至少要有一種組分是固態。機械能的注入主要通過研磨、摩擦、潤滑和磨蝕等途徑來實現，摩擦化學和機械運轉及機械加工過程有極為密切的關係。

20世紀初，F.W.奧斯特瓦爾德就提出了力化學的概念。他指出，機械能對化學反應的影響和其他形式的能量(如電、光、熱等)對化學反應的影響一樣，也屬於物理化學的範疇。並定義力化學是化學的一個分支，它研究各種聚集態的物質在機械作用下發生的化學和物理化學變化。

不同形式的能量對化學過程的作用機制是不同的，其中最重要的差別表現在對被作用物的激勵（或活化）機制方面。摩擦可以使相互接觸的物體溫度升高，因此曾有人認為機械能通過熱能轉化為化學能，本質上和熱激勵機制是一樣的。但是，某些實驗已經證明，在某些化學過程中機械能並不是通過熱能形式發生作用的，機械能可直接轉化為化學能。19世紀末，卡萊 -利阿發現，遇熱升華但不分解的氯化高汞在研磨時竟可以分解，鹵化銀在加熱時可熔化但不分解，然而用不大的切應力就可以使之發生部分分解。這些化學過程顯然都不是熱化學反應，而是摩擦化學反應。對於NaBrO3，不同的作用機制將得到不同的反應產物：

為解釋摩擦化學過程的物理化學特點，已經提出了幾種物理模型，其中有代表性的是熱點模型和變形模型。熱點模型認為，物體在相互摩擦時，機械能轉化為熱能，因實際接觸面積很小，可視為熱點，熱點處的升溫可高達 600～1000K ，反應首先在熱點處進行。變形模型是以固體表面某個微小的局部在極短時間內受到足夠大的衝擊時發生准絕熱能量積聚為前提的，該模型假定，在衝擊瞬間會出現最高能量狀態，稱為摩擦等離子態，經過一系列物理過程后形成等離子區，最後導致摩擦化學反應。

摩擦化學的發展，對於改善機械加工、減少軸承及齒輪等機械零件的磨損具有十分重要的實用意義。