摩擦系数会大于1吗？

　　在生活和中学物理课本中，常见材料间的摩擦系数总是在0.3～0.6，范围再放大些，也不过是0～1。也许你会疑惑，难道摩擦系数存在一个1的上限吗？要想了解这一点，我们先来看看摩擦到底是什么。

　　摩擦系数其实是阿蒙东-库伦摩擦定律（摩擦力只与法向载荷有关，与接触面积、滑动速度无关）中摩擦力与法向载荷之比，也可以将其等效于物体在斜面上开始向下滑动时斜面的倾角，即摩擦角。稍加计算，就可得出摩擦系数为摩擦角的正切值。当摩擦系数等于1时，摩擦角就是正切值等于1的角度，即45°。也就是说，只要一个物体在一个倾角为45°斜面上还没有滑落，那么该物体与斜面的摩擦系数就大于1了。在生活中我们能找到这样物体吗？这其实并不难，两块干净的橡胶往往就能维持超过45°的摩擦角（摩擦系数1.16）。再夸张一些，在胶带构成的斜面上，几乎手边的任何物体的摩擦角都能轻易超过45°。

　　你也许会说：等等，胶带哪里算是摩擦，这分明是黏着呀！可是，摩擦和黏着到底有什么区别呢？在微观视角中，物体接触面上的凹凸体因法向载荷而出现塑性变形后，就会由于分子间作用力（范德瓦尔斯力等）而相互黏着。要想移动物体，就得把这样的黏着拉断，这就是摩擦力的本质。也就是说，摩擦力是微观的黏着在宏观的表现，没有黏着就没有摩擦。

　　正因如此，塑性较强的物体能够形成更多的微观黏着，往往有着较高的摩擦系数。例如柔软的金属铟（In）与镁（Mg）的摩擦系数是1.17，与镉（Cd）的摩擦系数更高达1.52。此外，同种金属之间特别容易相互黏着。像金与金、铝与铝这样延展性较好的金属之间，随着塑性变形形成的黏着面积增加，甚至能够形成牢固的连接，称为冷焊。不过，在生活中很少能够看到这样的现象。这是因为在大气中，金属表面会形成氧化层与气液分子吸附膜，大大削弱了黏着。比如在有氧化膜的情况下，铜和铜的摩擦系数为0.76，如果是纯净表面的话，就可达到1.21。但是，在宇宙空间这样的高真空环境中，冷焊效应就不可忽视了。在历史上，就曾有因冷焊导致本应活动的部件黏着在一起，使得航天器失效的案例。

　　黏着理论还能够解释一些中学课本中避而不谈的现象。比如静止接触时间越长，静摩擦系数越大。这是由于随着时间延长，凹凸体之间的塑性变形会持续进行，让微观黏着的面积增加。又比如滑动并非连续平稳的运动，而是断续的跃动。这是由于在滑动过程中，黏着在不断地重新形成并随之拉断。在中学物理课上，我们所学的阿蒙东-库伦摩擦定律其实只是经验定律，甚至可以说只是特例。而在实际情况中，摩擦系数随着温度、速度、环境等因素，都会发生变化。研究摩擦力早已形成了一门独特的学科——摩擦学。

　　那么，如果接触面在哪怕微观上都完全干净且光滑，会发生什么情况呢？这时候，物体间的接触面会产生强大的分子引力（范德瓦尔斯力），将两个物体牢牢地黏在一起（相当于冷焊），使得摩擦力非常巨大（摩擦系数可轻易大于1），而且摩擦力还会随接触面积的增大而增大。在这种情况下，光滑这个词将不再适用：虽然这样的接触面光洁度很高，但却一点都不滑！

　　物体接触面上仅有少数凹凸发生接触，强大的压力使其形成塑性变形，黏着在一起，将黏着拉断所需的力就是摩擦力。

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