一、核心概念：靜摩擦系數與動摩擦系數

- 靜摩擦系數（µs）：啟動兩個相對靜止表面間相對運動所需的zui大摩擦力與法向力的比值。

- 動摩擦系數（µk）：維持兩個表面間恒定速度相對運動所需的摩擦力與法向力的比值。通常 µk ≤ µs。

 二、常用測試方法

主要分為兩大類：傾斜法和水平牽引法。后者是實驗室和工業界最標準、常用的方法。

 方法一：傾斜法（簡易/定性評估）

適用于快速、非精確的初步評估。

1.  原理：將一塊試樣固定在傾斜平面上，另一塊試樣放置其上，緩慢增加平面傾角，直到上方的試樣開始下滑。

2.  步驟：

    - 將試樣A（底板）固定在一個可精確調節角度的平臺上。

    - 將試樣B（滑塊）以特定接觸面（通常為測試面）朝下，放置在試樣A上。

    - 以緩慢、均勻的速度（如1.5°/秒）抬高平臺一端。

    - 記錄當試樣B開始勻速下滑時的角度θ（臨界角）。

    - 計算：摩擦系數 µ = tanθ

3.  優點：設備簡單、快速。

4.  缺點：精度較低，難以準確區分靜/動摩擦，不適用于太軟或太粘的材料。

(圖片為：深圳市普云電子有限公司出品的PY-E612微電腦摩擦系數測定儀，摩擦系數試驗機適用于測量印刷包裝材料和塑料薄膜及玻璃制品的靜摩擦系數和動摩擦系數，通過測定材料的摩擦系數，進一步加強對塑料薄膜特別是對包裝用薄膜的滑爽性的測定，是造紙、包裝行業、醫療行業、質檢機構等部門理想的檢測儀器。微電腦摩擦系數測試儀，靜態和動態摩擦系數測定儀 (平面法)適用于包裝印刷紙張薄膜表面爽滑性能測試，檢測藥包紙與測試材料兩表面間的摩擦力和作用在其一表面上的垂直力之比值，測定材料的摩擦性能可以通過材料的動靜摩擦系數來表示。包裝印刷材料表面滑爽性能通過測試其動摩擦系數和靜摩擦系數指標來檢驗其爽滑性，以便在高速生產線上能夠順利地進行輸送與包裝，滿足產品高速包裝的需求。)

 方法二：水平牽引法（標準方法，如ASTM D1894, ISO 8295）

這是應用廣的實驗室方法。

1.  原理：在水平面上，用傳感器測量以恒定速度牽引滑塊所需的力。法向力由滑塊自重或外加配重提供。

2.  所需設備：摩擦系數測試儀，通常包括：

    - 水平測試平臺

    - 可移動的滑塊（通常重200g±5g，底面可粘貼試樣）

    - 力傳感器（精度高）

    - 電機驅動系統（以恒定速度，通常為150±30mm/min牽引）

    - 數據采集與分析系統

 三、標準測試步驟（以ASTM D1894為例）

以下是進行精確、可重復測試的標準流程：

步驟1：環境調節與樣品準備

1.  標準環境：將試樣在23±2°C， 50±5%RH的標準溫濕度條件下放置至少24小時。溫濕度對許多材料（尤其是塑料薄膜、紙張）的摩擦性能影響巨大。

2.  試樣制備：

    - 裁切至少3對尺寸一致的試樣（如63.5mm x 63.5mm）。

    - 一塊作為底板，固定在測試平臺上。

    - 另一塊作為滑塊面，平整地粘貼在標準滑塊（如200g）的底面，確保無氣泡、無皺褶。

    - 測試前，用不掉毛的布或清潔劑輕輕擦拭試樣表面，去除灰塵和指紋。

步驟2：設備校準與設置

1.  將儀器調至水平。

2.  校準力傳感器，確保歸零。

3.  設置測試速度（標準為150mm/min）。

4.  設置測試行程（通常為150mm）。

步驟3：安裝試樣

1.  將底板試樣平鋪并固定在測試平臺上，測試面朝上。

2.  將貼有滑塊試樣的滑塊，小心地放置在底板一端，確保兩試樣測試面接觸，且滑塊的運動方向與牽引方向平行。

3.  如需模擬特定壓力，可在滑塊上加裝標準砝碼。

步驟4：執行測試

1.  啟動測試。電機會以恒定速度牽引滑塊下的繩子或皮帶。

2.  力傳感器實時記錄整個滑動過程中的摩擦力變化曲線。

3.  測試完成后，設備自動停止。

步驟5：數據讀取與分析

從摩擦力-位移曲線上讀取關鍵值：

- zui大峰值力（Fs）：通常出現在啟動瞬間，用于計算靜摩擦系數（µs）。

- 平均滑動摩擦力（Fk）：在平穩滑動段（通常取中間50%的行程）的平均力，用于計算動摩擦系數（µk）。

- 計算：

    µs = Fs / N （N為法向力，通常為滑塊重量+砝碼重量）

    µk = Fk / N

步驟6：重復測試與報告

1.  每一對材料組合至少測試3次，取平均值作為最終結果。

2.  報告內容需包括：測試標準（如ASTM D1894）、環境條件、試樣描述、滑塊重量、測試速度、靜/動摩擦系數（平均值和偏差）、任何異常現象。

 四、不同材料/行業的特殊考慮

- 塑料薄膜/包裝材料：這是最典型的應用。測試時需注意薄膜的測試面（內對內、外對外、內對外），以及是否有印刷、涂層。

- 紙張/紙板：測試方向（機器方向MD vs. 橫向CD）對結果有顯著影響。

- 紡織品：常測試織物與織物、織物與其他材料（如皮膚模擬材料）間的摩擦，關注手感（爽滑或澀滯）。

- 金屬/固體材料：可能使用銷-盤式摩擦磨損試驗機，在更高的壓力和速度下測試，并可能涉及潤滑劑。

- 輪胎/地面：在專業的大型設備上進行，模擬不同路面（濕/干）、溫度和速度條件。

 五、關鍵影響因素與注意事項

1.  表面狀態：清潔度、粗糙度、是否有油污、灰塵。

2.  接觸時間：兩表面接觸后到開始測試的時間（“停留時間"）會影響靜摩擦，標準中通常規定為1分鐘。

3.  測試速度：速度越高，摩擦系數可能變化（通常是降低）。

4.  正壓力：對于非剛性材料，壓力不同可能導致接觸面積變化，從而影響結果。

5.  均勻性：材料表面的均勻性（如薄膜的爽滑劑分布）會導致測試結果波動，這正是需要多次測試的原因。

總結建議：對于正式的研發或質量控制，務必遵循相關國際/國家/行業標準（如ASTM、ISO、GB/T），使用經校準的專業設備，并在標準環境下進行測試，以確保結果的準確性、可重復性和可比性。對于初步評估，傾斜法是一個有用的工具。