スティクション(静的と摩擦の合成語)[ 1 ]は、接触している静止物体の相対運動を可能にするために克服する必要のある力です。 [ 2 ] 互いに押し合っている(ただし滑っていない)固体物体は、静的付着力を克服するために、接触面に平行なある閾値の力を必要とします。スティクションは閾値であり、連続的な力ではありません。ただし、スティクションは、運動摩擦の回転によって生じる錯覚である可能性もあります。[ 3 ]
マイクロメートル以下の面積を持つ2つの表面が近接する場合(加速度計など)、それらが互いに接着することがあります。このスケールでは、静電気力、ファンデルワールス力、水素結合力が顕著になります。このように2つの表面が接着する現象は、スティクションとも呼ばれます。スティクションは、水素結合または残留汚染物質に関連している可能性があります。
スティクションは、転がる物体が期待される速度(そして車輪の場合は期待される方向)で転がるのではなく、表面上を滑り始める閾値でもあります。この場合、それは「転がり摩擦」またはμrと呼ばれます。
そのため、運転教習では、車が横滑りし始めたら、ブレーキをかけずに、滑っている方向と同じ方向にハンドルを切るように指導されます。こうすることで、車輪が回転して路面との接触を取り戻し、ドライバーは再びある程度のコントロールを取り戻すことができます。同様に、急加速しようとする時(特に静止状態からの発進時)、熱中しすぎたドライバーは駆動輪を「キーキー」と鳴らすかもしれませんが、この派手な音と煙は、路面との接触を維持するよりも効果は劣ります。ドリフトなどのスタントドライビングテクニックの多くは、この回転摩擦を意図的に破壊したり、再び獲得したりすることによって行われます。
滑りやすい路面では、運転手がブレーキを強く踏み込んで車輪を固定してしまうと、車は方向をほとんど制御できないまま長距離を滑走してしまう可能性があります。アンチロックブレーキシステム(ABS)は、車輪速度センサーと車速センサーを使用して、いずれかの車輪の回転が停止したかどうかを判断します。ABSモジュールは、滑りを起こさずに回転できないほど遅い車輪に対して一時的に圧力を解放し、路面が再び車輪を自由に回転させられるようにします。アンチロックブレーキは、基本的に同じことを行う手動のテクニックであるケイデンスブレーキよりもはるかに効果的です。
スティクションとは、機械アセンブリの始動・停止型運動の特性を指します。接触している部品が相対的に回転または滑り合うように設計された、静止状態のアセンブリに、外部の力がゆっくりと増加する機械要素を考えてみましょう。アセンブリ部品間の静止摩擦は動きに抵抗し、アセンブリ内のバネモーメントに機械エネルギーが蓄積されます。アセンブリのどの部分でも、たとえ微視的であっても弾性的に曲がり、復元力を及ぼすことができれば、バネモーメントが発生します。そのため、アセンブリ内の「バネ」は目に見えない場合があります。増加する外部の力が最終的に静止摩擦抵抗力を超えると、解放されたバネモーメントは、動いているアセンブリ部品と、ニュートンの第三法則による反作用として外部の力要素の両方に、瞬間的に復元力を及ぼします。すると、アセンブリ部品は、動摩擦(この文脈では静止摩擦よりもはるかに小さい)に抵抗されながらも、互いに瞬間的に加速します。しかし、力要素は同じ速度で加速することができず、追いつけずに接触を失います。外部力が作用する要素が動き続けているにもかかわらず、強制的な機械的接触がなくなると、可動部品にかかる外力は一時的にゼロになります。すると、可動部品は動的な接触摩擦によって減速し、停止します。強制要素が再び接触すると、このサイクルが繰り返されます。固着、バネエネルギーの蓄積、バネエネルギーの瞬間的な放出、加速、減速、停止、固着。これを繰り返します。
スティクションは、多くの可動リンク機構の設計と材料科学において問題となります。これは、回転ピボットではなく、直線スライドジョイントの場合に特に顕著です。単純な形状のため、2つの同等のリンク機構におけるスライドジョイントの移動距離は、ピボットベアリングの円周方向の移動距離よりも長くなります。したがって、(同等の仕事に対して)関与する力は小さくなり、スティクション力が比例して大きくなります。この問題により、スティクションの問題を回避するためだけに、リンク機構がスライド構造から純粋なピボット構造に再設計されることがしばしばありました。その一例が、サスペンションリンク機構であるチャップマンストラットです。[ 4 ]
表面マイクロマシニングにおいて、犠牲層の等方性湿式エッチング中に、基板(通常はシリコンベース)とマイクロ構造との間にスティクション(付着)または接着が生じます。湿式エッチング液の乾燥中に、マイクロ構造と基板間の液体の表面張力による毛細管力によって、2つの表面が接着します。マイクロ構造は脆いため、2つの表面を分離することはしばしば困難です。スティクションは、液相をバイパスする乾燥プロセスにおいて昇華性流体(多くの場合、表面張力が極めて低い超臨界CO₂ )を使用することで回避されることがよくあります。CO₂はリンス液を押し出し、超臨界点を超えて加熱されます。チャンバー内の圧力がゆっくりと解放されると、CO₂が昇華し、スティクションが防止されます。