本研究系統性地分析硯石材料的基本 性質,並利用自行設計的研磨裝置進行墨 與硯石之磨耗實驗,以期瞭解墨與硯台之 間的研磨關係。此外我們亦將本系統與另 一類似系統—化學機械研磨 (CMP)進行 比較與討論。硯石測定之結果顯示螺溪石 與不適製硯之鄰近石材的密度、礦物成分 及礦物種類相近,而其粗度和礦物粒徑則 較小,表示本研究對優良硯石的各個假設 條件中之「礦物顆粒細小」和「表面粗度 低」兩個條件應為決定硯石條件之主要控制因子。從SEM 觀察發現硯-墨兩者相互研 磨到成為墨汁之過程可分為三個階段:第 一階段是水先溶解軟化墨中的膠質;第二 階段是當硯-墨相互研磨時,大團墨粒子會 不斷地從墨塊上脫離出來;第三階段是大 團墨粒繼續地溶解於水中成為更小粒子, 其最終產物即為製墨原料中所含奈米碳黑粒的粒徑約50 nm 大小的粒子。本研究發現在硯-墨的磨潤系統中,墨 的移除率(RR)是與所施加壓力P 1/8 和研磨 速度V 1/5 成比例,並非單純的線性關係。 當所施加在墨上的壓力太高時,研磨液(水) 無法順利存於墨與硯之交界面,便無法溶 解墨,因而降低了水軟化墨的效果,致使 移除率隨壓力上升的關係改變,最後會趨 向某極大值;當墨與硯相對移動之速度過 快時,水會因流動快速而來不及充分軟化 與溶解墨,使得移除率隨相對速度的關係 也趨近某極值,而無法成比例的增加。由於墨無法承受施加過高的壓力或是太快速 轉動時產生的高機械應力,否則便會發生 碎裂的現象,因此實際上當硯-墨進行研磨 時,並無法僅靠增大壓力或速度就可以增 加墨的移除率達至模型預測的極大值區 域。In tribology, we study the grinding/attrition behaviors of two materials,...