神奇光胶解决不锈钢焊接问题

    严寒的冬季，小朋友们特别喜欢这样的运动：在地面上泼上一汪水，待水结冰后，在稍远一点的地方助跑一段距离，到达冰面时，把握好平衡，身体就会在冰面上滑过，体会滑翔般的飘逸。在玩的过程中，每个孩子都知道穿上鞋底比较光滑的鞋子，有利于滑行。
    就这样在玩乐中，我们了解了摩擦力的性质：接触面越光滑，摩擦力越小。我们在学校中所学的物理知识也告诉我们，摩擦力与摩擦系数有关，摩擦系数的主要影响因素是接触面的粗糙程度，接触面越粗糙，摩擦系数越大，于是摩擦力就越大。日常生活中，我们还从没有见到接触面越光滑摩擦力越大的情况，可是科学家却发现了这种反常的现象。
    光胶现象
    用来做显微镜或望远镜的光学镜片一般都要求特别光滑，科学家有时候需要把两个不同倍数的镜片结合到一起，“这么光滑的镜片如何能够结合到一起呢？”科学家们想当然地以为这很困难，因为这种镜片太光滑了，即使强力胶也很难粘结，而且任何中间粘结物会给镜片带来瑕渍，影响镜片的质量。
    可是，当科学家试着把两片表面特别光滑、接触面形状相合的光学镜片相互接触后，奇迹出现了，就像中间接触面涂上了强力胶一样，这两个镜片紧紧贴在了一起，难以把它们分开，两个镜片几乎浑然成为了一个镜片，可是科学家并没有在接触面上涂任何东西！科学家在不经意间解决了难题。
    为什么会出现上述现象呢？科学家目前的观点是：两个物体接触面越光滑摩擦力越小的规律只适用于一定范围，当物体表面的光滑程度超过一定限度时，越光滑，则摩擦力反而会越大，因为过分光滑的两个表面的分子会紧紧相邻，相互之间的距离很小，两个表面的分子之间就会由于电磁作用而相互吸引，越是光滑，分子间的距离越小，这种吸引力就越大。这时若再想分开两个物体，或使它们相互移动，都会很困难，因为两个物体接触面的许多分子相互吸引的合力比强力胶的粘结力还要大。
    后来，这个通过光滑表面粘结镜片的技术成为制作光学仪器的一项工艺，称为“光胶”， 光胶其实并没有用到任何实际的胶。
    摩擦焊
    然而，对于摩擦力的机理，科学家还没有完全搞清楚，随着对物质微观世界的探索，上述现象的机理将会得到更进一步的论证。不过，在上述现象的启发下，科学家研究出了一种叫作焊接的新工艺。
    我们经常需要把金属铝和不锈钢焊接在一起，但是铝和不锈钢在受热的情况下膨胀的程度不同，升高相同的温度，相同长度的钢膨胀1毫米，铝就会膨胀2毫米。当在焊接温度下把铝和不锈钢牢牢焊接在一起后，若降到较低的温度，铝和钢就会由于收缩程度不同而使钢发生弯曲甚至使焊缝开裂，或者当接触到高温时，这种焊接材料又会由于膨胀程度不同而使铝弯曲，直至焊缝开裂。
    为了杜绝上述现象，科学家采用了类似光胶的方式。这种方式需要把焊接材料的接触面磨得足够光滑，且表面形状必须能够相互嵌合。这种工艺过程叫“摩擦焊”，通过这种方式结合的两个材料可以自由胀缩，即，无论如何膨胀和收缩，铝也摆脱不掉钢，钢也总是与铝紧密结合。
    运用前面的观点分析，钢与铝的接触面分子间由于电磁作用而相互吸引，伸缩后，接触面上原来分子间的相互作用虽然断开了，但又会重新建立新的电磁作用，使分子之间相互吸引。这种相互吸引的电磁作用在伸缩中处于不断地断开和粘合的动态过程。
    这项工艺很有应用价值，因为像铝和钢一样，工业上需要把膨胀系数(受温度影响而膨胀或收缩的程度)不同的材料焊接在一起的情况不胜枚举。随着科学家的研究，越光滑摩擦力越大的规律还会给我们带来更多的应用。