提到汽車異響我們通常指的是Squeak & Rattle這兩類典型噪音，從兩個(gè)單詞的字面意思我們了解到，Squeak這一類的異響是與材料之間的摩擦有關(guān)的，而在汽車上通常是由于高分子材料之間產(chǎn)生的黏滑運(yùn)動(dòng)（Stick-slip）而導(dǎo)致的，那么在自然科學(xué)界對于這一現(xiàn)象的研究就不得不提一個(gè)重要的人物——Ernest Rabinowicz（歐內(nèi)斯特·拉比諾維奇）。

在這稍微解釋一下什么是Stick-slip，引用《科學(xué)美國人》雜志上的一段話:

SCIENTIFIC AMERICAN May 1956

Stick and Slip When two substances rub against each other, they frequently stick and then slip. The phenomenon accounts for the squeak of bearings, the music of violins and many other sounds of our daily experience.

拉比諾維奇教授于 1947 年獲得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1950 年獲得劍橋大學(xué)物理化學(xué)博士學(xué)位。隨后，他加入了麻省理工學(xué)院 (MIT) 成為研究人員，并于 1967 年晉升為教授。師從David Tabor（就是Bowen and Tabor理論的創(chuàng)始人之一，他提出了粗糙表面之間的摩擦機(jī)理是微凸體之間的聯(lián)接的概念）。于1993年從麻省理工學(xué)院（MIT）退休，他在摩擦學(xué)領(lǐng)域工作了43年，從事摩擦學(xué)教育、發(fā)展和協(xié)助工作。在20世紀(jì)50年代末到60年代初，當(dāng)拉比諾維奇教授在給本科生講授摩擦、磨損和邊界潤滑時(shí)，他編寫了《材料的摩擦和磨損》一書，該書于1965年首次出版，在世界范圍內(nèi)被認(rèn)為是一部開創(chuàng)性的著作。

他的早期研究表明，材料兼容性和/或表面能對粘著磨損過程有重要影響。后來，他研究了磨料磨損和侵蝕，并展示了磨料與被磨損材料的硬度比是磨損的控制因素。他對各種滑動(dòng)材料組合的摩擦進(jìn)行了研究，從而加深了對靜態(tài)和動(dòng)態(tài)摩擦起源的理解。雖然他的大部分工作涉及的是干接觸條件，但他也研究了邊界潤滑劑和氧化膜在減少摩擦和磨損中的作用。在文章《The intrinsic variables affecting the stick-slip process》中提出根據(jù)摩擦表面的動(dòng)摩擦速度和靜摩擦?xí)r間特性來分析粘滑振蕩的方法。粘滑振蕩的振幅通常必須大于臨界距離，因此增加彈簧剛度通常能有效消除粘滑。利用臨界距離概念，可以推導(dǎo)出靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之間的簡單關(guān)系，這一點(diǎn)得到了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的證實(shí)。這正是相互接觸的兩種材料之間產(chǎn)生異響的三種粘滑模式之一，即與特征距離相關(guān)的粘滑運(yùn)動(dòng)。也就是不同材料之間在正壓力的作用下接觸，不同的材料屬性（尤其是內(nèi)部高分子之間的結(jié)構(gòu)和聯(lián)接方式）導(dǎo)致他們之間的“臨界距離”也不同，接觸點(diǎn)之間的局部剛度就會(huì)影響這個(gè)特征距離，從而表現(xiàn)出不同的異響特征。

1956年在《Scientific American》發(fā)表的《Stick-slip》中專門解釋了粘滑這一現(xiàn)象與異響（Creaking/squeaking noise）的關(guān)系，作者闡述到在力學(xué)中最常遇到的兩種力是重力和摩擦力。前者已被各個(gè)時(shí)代的科學(xué)偉人研究過，對摩擦定律進(jìn)行了重新研究，并發(fā)現(xiàn)了新的事實(shí)。該文討論粘滑現(xiàn)象，這是滑動(dòng)的重要副作用，會(huì)產(chǎn)生吱吱的摩擦異響。

拉比諾維奇教授于1961發(fā)表在《Journal of Applied Physics》上的一篇文章《Influence of surface energy on friction and wear phenomena》提出許多摩擦磨損現(xiàn)象可以用接觸材料的表面能來解釋。在摩擦領(lǐng)域中，高表面能/硬度比的滑動(dòng)材料具有高摩擦系數(shù)，反之亦然。發(fā)現(xiàn)另一種現(xiàn)象就是附著力，根據(jù)試驗(yàn)的結(jié)果表明它似乎也受表面能的控制。該研究可以很好地解釋材料表面涂層摩擦或磨損后產(chǎn)生異響的現(xiàn)象。

1998年，拉比諾維奇教授獲得摩擦學(xué)金獎(jiǎng)，以表彰他在最杰出的職業(yè)生涯中做出的突出貢獻(xiàn)。

References

1. Ernest Rabinowicz.  https://en.wikipedia.org/wiki/Ernest_Rabinowicz;

2. MIT News | Massachusetts Institute of Technology. Retrieved 2021-01-27.

3. Rabinowicz, E (1958). "The Intrinsic Variables affecting the Stick-Slip Process". Proceedings of the Physical Society. 71 (4): 668–675. Bibcode:1958PPS....71..668R. doi:10.1088/0370-1328/71/4/316. ISSN 0370-1328.

4. Rabinowicz, Ernest (1956). "Stick and Slip". Scientific American. 194 (5): 109–119. Bibcode:1956SciAm.194e.109R. doi:10.1038/scientificamerican0556-109.

5. Friction and Wear of Materials, 2nd Edition | Wiley". Wiley.com. Retrieved 2021-01-27.

6. "Ernest Rabinowicz". scholar.google.com. Retrieved 2021-02-05.