В настоящее время в машиностроении проблема трения и изнашивания является одной из наиболее важных при эксплуатации машин, так как с ними связана надежность и долговечность деталей машин и механизмов.
Несмотря на то что существует множество работ в области трения и изнашивания [1–3], до сегодняшнего времени многие вопросы трения остаются нерешенными, что объясняется сложностью процессов трения и обилием факторов, влияющих на их протекание. Сложность процессов трения и изнашивания требует системного подхода к их решению.
Роль шероховатости в проблеме трения и изнашивания является важной [4]. Темп износа трущихся поверхностей и его величина в значительной степени связаны с высотой и формой микронеровностей. Однако существует ряд явлений, которые нельзя объяснить только с позиций шероховатости. Таким образом, наряду с такими качественными показателями, как твердость и шероховатость поверхностности, необходим дополнительный параметр качества поверхностного слоя, и таким параметром может быть поверхностная энергия [5–8].
Поверхностная энергия (ПЭ) может являться важной характеристикой эксплуатационных свойств сопрягаемых поверхностей деталей машин. Ее значение оказывает влияние на коэффициент трения, а также на износостойкость и КПД машин и механизмов. Кроме того, оказывая действие на такое явление, как схватываемость сопрягаемых поверхностей, энергия может стать элементом влияния на точность позиционирования [9–12].
Поверхностной областью является граничный слой между двумя фазами, в котором межфазные или межмолекулярные силы находятся в неуравновешенном состоянии. Процессы, которые наблюдается в этой поверхностной области, называют поверхностными явлениями. Они возникают по причине особого строения частиц в поверхностных слоях жидкостей и твердых тел. Эти слои резко отличаются по своим физико-химическим свойствам от слоев, расположенных в глубине объема фаз. Отличия обусловлены определенной ориентацией частиц в поверхностных слоях и особым энергетическим состоянием [13–16].