Asperiteeteista

Asperiteeteista on käsite, jota käytetään kuvaamaan pienikokoisia karkeusominaisuuksia pintojen välillä, jotka muodostavat todellisen kosketuspinnan. Asperiteetti on yksittäinen korkeus, piikki tai huippu, joka voi olla mikrometrin- tai nanometrin luokkaa. Kun kaksi pintaa kohtaavat, kosketus tapahtuu ensisijaisesti näiden asperiteettien kärjissä, jolloin todellinen kosketusala on paljon pienempi kuin koko näkyvän pinnan pinta-ala.

Käytännössä asperiteeteista syntyy ja kehittyy monin tavoin. Valmistusprosessit, kuten koneistus, hionta ja kiillotus, vaikuttavat niiden määrään, koossa ja muodoissa. Kulutuksen, mikrouuurron ja plastisen muodonmuutoksen myötä asperiteeteista voi tasapainoittua tai hioa toisiaan vasten, mikä muuttaa kitkaa ja kulumista ajan mittaan. Kiillotetut tai tasoitetut pinnat vähentävät asperiteettien määrää ja siten todellista kosketuspintaa, kun taas karheat pinnat lisäävät kontaktikudosta ja voivat lisätä kulumista.

Sovelluksissa asperiteeteista ovat keskeisessä asemassa tribologiassa eli kitkan ja kulumisen tutkimuksessa. Ne vaikuttavat kitkan tunnuslukuihin, kulutukseen, liike- ja voitelutilanteisiin sekä liimautumiskykyyn. Mallinnuksessa asperiteetit voidaan kuvata erillisinä kosketuspisteinä; klassisia oletuksia käyttävä Greenwood-Williamson-malli on yksi taustatekijöistä, jolla voidaan arvioida todellisen kosketuspinnan aiheuttamaa stressiä ja kulumista.

Pinta- ja materiaalitutkimuksissa sekä suunnittelussa asperiteeteista huomioidaan profiloinnilla, mikroskooppisella kuvantamisella ja yhteensopivien materiaalien valinnalla. Ne ovat tärkeä tekijä esimerkiksi laakereiden, tiivisteiden ja MEMS-laitteiden suorituskyvyn kannalta.