Asperitäten

Asperitäten sind mikroskopische Höcker oder Erhebungen auf der Oberfläche eines Körpers, die beim Kontakt mit einer anderen Oberfläche tatsächlich berühren. Der Begriff stammt vom lateinischen asperitas ab, das Rauheit bedeutet, und wird in der Tribologie, der Geologie und der Oberflächenmesstechnik verwendet, um die kleinsten, realen Kontaktpunkte zu beschreiben, die den Kontakt zwischen zwei Oberflächen tragen.

In tribologischen Kontakten übernehmen mehrere Asperitäten die Last; die reale Kontaktfläche ist typischerweise nur ein Bruchteil der nominalen Fläche. Die Verformung der Asperitäten kann elastisch oder plastisch erfolgen; Reibung, Verschleiß und Wärmeentwicklung hängen von der Größe, Form, Verteilung und den Materialeigenschaften dieser Erhebungen ab.

Statistische Modelle beschreiben die Verteilung der Asperitätshöhen; oft wird eine Gaußverteilung angenommen. Das Greenwood–Williamson-Modell behandelt elastische Kontakte vieler Asperitäten, während neuere Ansätze auch plastische Verformung und komplexe Kontakte berücksichtigen. Oberflächenrauheit wird durch Parameter wie Ra, Rq und Rz charakterisiert; Messungen erfolgen mit Profilometern, Rasterkraftmikroskopen und ähnlichen Techniken, wobei Skalierung von Mikro- bis Nanometer relevant ist.

Anwendungsbereiche reichen von tribologischen Bauteilen, Dichtungen und Fertigung bis zur Mikro- und Nanotechnik. In der Geologie beeinflussen Asperitäten an Bruchflächen die Reibung, Haftung und das Entstehen seismischer Rupturen; entsprechend spielen sie eine zentrale Rolle in der Modellierung von Stick–slip-Verhalten bei Erdbeben.