ピラティスのマットの裏表を、手のひらで擦った滑りだけで決めていないか。高分子の表面は、水の有無、凹凸、触れる相手、擦る距離で摩擦が変わる。0.007から約0.16までの係数は別々の実験の値であり、手の感触を床に置いた滑りの代わりには使わない。
立川駅北口の夕方、バッグからマットを出す。片面は光が鈍く、もう片面は少し艶がある。手のひらで両方を短く擦り、止まった感じのする面を下にしてフローリングに置く。四つん這いになった瞬間、手は止まっているのに、マットの端だけが前へ進んだ。
答えの芯は、裏表を手の滑りで決めても、床に置いた滑りは別の条件だ、ということである。摩擦は面の名前ではなく、触れている相手、水の有無、表面の凹凸、擦る距離で変わる。高分子では、板の内側と外側も同じとは限らない。
これは市販の運動マットを床材と組み合わせて採点した商品試験ではない。読むのは、高分子の表面が相手面や水や模様で摩擦を変えた研究である。器具としてのリフォーマーとマットの違いは「リフォーマーとマット｜器具の違いは結果を変えるか」に譲る。手が沈む厚さと、手のひらの傾きや手首の曲がり方は「ピラティスのマットは手が沈む厚さも確認、手のひらの傾きと手首の曲がり方」に譲る。滑り止め靴下の感覚は「ピラティスの滑り止め靴下は足の感覚も変える？滑りにくさと姿勢の情報を読む」に譲る。ここでは一枚の板の裏と表、そして手で触れたときと床に置いたときを分ける。
手の感触は、床に置いた滑りの代理ではない
手のひらは、床のふりをしない。柔らかい皮膚で、汗があり、触れる面積も、床の硬い面とは違う。それでも買い物の前には、手で擦って「滑り止め側」を決めたくなる。その短絡を、相手面を替えた実験が邪魔する。
原子間力顕微鏡の探針で、Ti6Al4V と高分子のあいだにリポソームを挟んだ試験では、最大15 MPaのもとで摩擦係数0.007の超潤滑が得られた。自然な関節の潤滑の条件に合う、と著者らは述べている。探針を親水的に修飾し、あらかじめ吸着させておくと、摩擦係数と耐荷重はさらに改善し得た。半径の大きい探針は、接触部でリポソームの安定した潤滑を保ちやすかった。超潤滑が続くかどうかの境として、小胞が弾性変形から塑性変形へ移る臨界の力も提案されている。その力は、吸着層に耕すような傷が出る目安でもある。[17]
0.007は合格点ではない。同じ潤滑層でも、探針の化学と先端の大きさが成績を動かした、という事実の方が要る。手で止まっても、床に対して同じ係数が出る理由にはならない。[17]
相手を替えたもう一方は、ウシの軟骨を滑らせた試験である。比べた面は、未処理のPEEK、親水基を付けたSPMK-g-PEEK、コバルトクロムモリブデン合金だった。親水の被覆は厚さ約350 nmで、生理的な面圧0.75 MPa、2.5時間の試験で摩擦係数は0.024未満に保たれた。平衡に近いひずみは小さく抑えられ、軟骨にかかる力も減った。試験後、この親水面に接した軟骨に目立つ損傷はなかった。著者らは、低速で接触位置が動かない条件でも、滑りが軟骨の水分とひずみの回復を助ける、と結論している。流体の圧力で再水和させる従来の条件とは違う経路だ、という主張である。[10]
0.75 MPaと最大15 MPaは、同じ「低い摩擦」ではない。2.5時間と往復回数も単位が違う。係数の小ささだけを、マットの裏面の点数にしない。[10][17]
手はマットの上面に乗り、下面は床に乗っている。上で感じた「止まった」は、下のペアの摩擦ではない。四つん這いで端が前進するなら、上面は止まっていても下面と床が滑っている、という分かれ方があり得る。その分かれを、手のひら一枚の試験で潰さない。
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
外側の層は、板の中身の平均ではない
裏表を疑うもう一つの理由は、高分子の外側が、切り口の平均ではないことだ。ポリエチレンとポリプロピレンの表面は、ガラス転移の途中や、引き伸ばした状態でも調べられている。硬い部分と軟らかい部分を持ち、ガラス転移の温度が違う共重合体では相分離が起きる。それは両部分の水素結合の効果であり、粘着と摩擦に影響する。表面エネルギーの低い添加剤は表面へ移り、表面の力学的性質を変える。末端の化学的性質が主鎖と違う鎖では、空気中では疎水性の部分が、水中では親水性の部分が表面に集まる。混ざり合う混合物でも、空気中ではより疎水な成分が、水中ではより親水な成分が表面に出る。[1]
乾いた手で見た外側と、汗が乗ったあとの外側は、同じ顔とは限らない。この整理はポリエチレンやポリプロピレンなどの表面の話であり、棚の商品名へは写さない。[1]
外側をわざと別物にした実験もある。硬い高分子の上に水和ゲルを固定し、外側から内側へ弾性率を上げた。ゲルの部分は数百キロパスカルからメガパスカル、さらに10メガパスカルまで、二桁を超えて上がり、最後はポリジメチルシロキサンの硬さに合わせている。鎖を相互に侵入させて固定した力は250 N·m-1。高い荷重と極端に低い摩擦は本来両立しにくく、片方を立てればもう片方が犠牲になる、とその論文は言う。そのうえで、この不均一な表面は両方を同時に満たした。摩擦係数は約0.03、接触応力は約12 MPa、5000回の摩擦でも潤滑は安定していた。[2]
約0.03は、柔らかい面ほど滑らない、という生活の規則ではない。医療機器向けの、硬い土台と水和ゲルの値である。手のひらは外側だけを擦り、床に体重が乗ると下の層の変形も一緒に動く。感触と、荷重した滑りは、見ている深さも違い得る。[2]
中央線の袋では、片面は布に当たり、もう片面は折った自分に当たる。引き伸ばしの実験を、その折り曲げと同じだとは言えない。[1] 家の床に広げた瞬間を、その日の第一の状態として見る。
凹凸は、滑り止めという言葉より細かい
ざらついた面を下にすれば滑らない、は買い物の短い規則である。同じ樹脂の上の模様だけを変えた実験は、その規則を一方向にしない。
カリフォルニアキングヘビの腹面の微細構造を、エポキシ樹脂の表面に写して比べた研究がある。化学的な違いが摩擦に混ざらないよう、測定はすべて同じエポキシで行われた。蛇の腹面に特有の飾りは、摩擦係数を下げるだけではなかった。方向によって摩擦が変わる異方性を生み、滑るときの固着と滑りの振動も減らした。摩耗を減らす適応かもしれない、と著者らはみている。高速フーリエ変換では、周波数ゼロが平均の摩擦に対応し、ほかの山は周期的な固着と滑りから出る。そして、固着と滑りは、接触するペアの摩擦係数だけでは決まらない、と実験は示している。[14]
係数が低いことと、引っかかりの振動が小さいことは別の結果である。ざらつきを下にした瞬間に、床方向の滑り止めが完成する話ではない。[14]
逆向きの数字もある。3Dプリントした高分子の圧電モーターでは、接点の摩擦を上げるために表面のテクスチャを使った。テクスチャのある接点の摩擦係数は約0.16で、滑らかな面より45.5%高かった。[6]
凹凸は滑り止めの別名ではない。蛇を模した面では係数が下がり、モーターの接点では約0.16へ上がった。どの模様が、どの相手に対して、どちらへ動いたのかが要る。[14][6]
頭の方向へマットが逃げる日と、横向きで端がずれる日は、同じ「滑る」ではない。一方向の手擦りでは方向差は見えない。短辺方向にも、床の上で荷重して動かす。[14]
数字で読む裏表と相手面
60%：水溶液中で、ヒアルロン酸の水和層を付けた高分子が、裸の面より摩擦係数を下げた幅である。カニクイザルの挿管を想定した被覆の比較であり、汗の効果ではない。[8]
約0.16、45.5%増：テクスチャを付けた高分子の接点が、滑らかな面より摩擦係数を上げた幅である。圧電モーターの接点の値である。[6]
約0.03：硬い高分子に水和ゲルを固定した面が、約12 MPa、5000回でも保った摩擦係数である。固定の力は250 N·m-1と報告されている。[2]
0.007：リポソームを介した金属と高分子の接触で、最大15 MPaのもとで得られた摩擦係数である。探針の条件でさらに改善し得た、と続く。[17]
0.024未満：ウシ軟骨を、厚さ約350 nmの親水面に対し、0.75 MPaで2.5時間滑らせたときの摩擦係数である。相手には未処理PEEKとコバルトクロムも並ぶ。[10]
40℃：水中で高分子ブラシが脱水して縮み、短い走査の記録から傾きが消えた温度である。膨らんだ状態の短い擦りとは、見ているものが違う。[18]
疑問の続きは、体で確かめるのがいちばん早い。
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