Penso che il semplice tocco non porti le superfici abbastanza vicine. La superficie di un metallo di solito non è perfetta. Forse ha uno strato di ossido che resiste a qualsiasi tipo di reazione. Se il metallo è estremamente puro e se ne avvicini due estremamente vicini, si uniranno. Viene anche chiamata saldatura a freddo.

Per ulteriori informazioni:

• Cosa impedisce a due pezzi di metallo di legarsi?
• Saldatura a freddo

Lo fanno, come ha detto Feynman. Se hai due pezzi di rame perfettamente lucidati e li metti a contatto, si salderanno automaticamente (gli atomi di rame non sapranno a quale pezzo appartenevano).

Ma nella vita reale, oli, ossidi e altre impurità non consentono questo processo.

Trovato! Leggi le stesse parole di Feynman (dove $ \ mu $ = coefficiente di attrito):

Se cerchiamo di ottenere rame assolutamente puro, se puliamo e lucidiamo le superfici, degassiamo i materiali sotto vuoto, e prendiamo ogni precauzione immaginabile, non otteniamo ancora $ \ mu $. Perché se incliniamo l'apparato anche in posizione verticale, il cursore non cadrà: i due pezzi di rame rimangono attaccati! Il coefficiente $ \ mu $, che normalmente è inferiore all'unità per superfici ragionevolmente dure, diventa molte volte unità! La ragione di questo comportamento inaspettato è che quando gli atomi in contatto sono tutti dello stesso tipo, non c'è modo per gli atomi di "sapere" che si trovano in diversi pezzi di rame. Quando ci sono altri atomi, negli ossidi e nei grassi e negli strati superficiali sottili più complicati di contaminanti intermedi, gli atomi “sanno” quando non si trovano sulla stessa parte. Quando consideriamo che sono le forze tra gli atomi che tengono insieme il rame come un solido, dovrebbe diventare chiaro che è impossibile ottenere il giusto coefficiente di attrito per i metalli puri.

Si può osservare lo stesso fenomeno in un semplice esperimento fatto in casa con una lastra di vetro piatta e un bicchiere di vetro. Se il bicchiere viene appoggiato sul piatto e tirato con un cappio di spago, scorre abbastanza bene e si percepisce il coefficiente di attrito; è un po 'irregolare, ma è un coefficiente. Se ora bagniamo la lastra di vetro e il fondo del bicchiere e tiriamo di nuovo, scopriamo che si lega e se guardiamo da vicino troveremo graffi, perché l'acqua è in grado di sollevare il grasso e gli altri contaminanti dalla superficie, e allora abbiamo davvero un contatto vetro-vetro; questo contatto è così buono che tiene stretto e resiste alla separazione così tanto che il vetro viene lacerato; cioè, fa graffi.

Fonte: http://www.feynmanlectures.caltech.edu/I_12.html

Due ragioni:

• Ossidi
• La rugosità della superficie

Se la superficie è ruvida, la maggior parte la superficie tocca il traferro tra i due, non la superficie opposta. Può formarsi un legame ai "picchi" che si toccano, ma sarà debole rispetto al resto del metallo perché una frazione molto piccola della superficie si è effettivamente unita.

Inoltre, le superfici metalliche assorbono ossigeno e formano ossidi / monostrati di ossigeno sulla superficie. Questo è in realtà un processo visibile con metalli come sodio e potassio (il colore cambia in un breve periodo di tempo). Ma per tutti i metalli, c'è ancora formazione di ossido in misura sufficiente, perché i metalli marginali non hanno soddisfatto completamente le loro valenze. Anche un monostrato di ossigeno adsorbito è sufficiente per impedire la saldatura delle superfici.

Se due superfici metalliche pulite e piatte vengono unite (di solito sotto vuoto), effettivamente saldano a freddo. Questo è difficile da ottenere per oggetti macroscopici a causa del requisito di perfetta planarità, ma è ancora possibile. In pratica, è più comunemente usato per saldare piccole cose.

Credo che questo sia essenzialmente ciò che accade nella doratura, a causa delle proprietà speciali dell'oro (malleabilità e assenza di corrosione).

Superfici estremamente piatte possono incollarsi tra loro a causa alle forze di Van der Waals e alla pressione dell'aria. Una volta ho accidentalmente incollato insieme due finestre ottiche al quarzo e mi sono divertito moltissimo a separarle.

Non posso commentare poiché non ho la reputazione per questo, ma ho alcune conoscenze rilevanti dalla mia ricerca nella scienza dei materiali.

Per aggiungere a ciò che ha detto DumpsterDoofus, è molto facile per due pezzi di vetro o polimero da incollare se li pulisci molto bene e ionizzi la superficie. Cerca la polimerizzazione al plasma.

Inoltre, rimarrai sorpreso dalla quantità di "gunk" effettivamente presente sulla superficie di un dato pezzo di materiale in condizioni atmosferiche standard. C'è una ragione per cui molte tecniche di caratterizzazione dei materiali superficiali richiedono un vuoto ultra alto, poiché ricordo che si tratta di circa 1 strato atomico / secondo di deposizione sotto $ 10 ^ {- 6} \, \ mathrm {torr} $ ( fonte). Se vuoi che due metalli si leghino senza applicare calore o forza, dovresti ottenere un aspirapolvere migliore di quello e poi pulire lo strato di ossido.

Saresti anche sorpreso dalla quantità di materiale organico coprendo la superficie di tutto ciò che ti circonda. Le tue dita producono olio e si attaccano alla superficie di tutto ciò che tocchi, e la tua pelle morta si sfalda continuamente e copre le cose intorno a te. Puoi notarlo se porti un campione metallico a un SEM e gli spari elettroni per ottenere un'immagine della superficie. Se ha materiale organico sulla superficie, dopo un po 'l'area in cui hai sparato agli elettroni diventerà scura, puoi notarlo se esegui lo zoom indietro o fai una panoramica. Ciò è dovuto alla contaminazione da idrocarburi, solitamente a causa degli oli sulle dita.

I metalli con superfici perfettamente pulite si legheranno insieme proprio come hai spiegato, ma non è così nella vita reale perché c'è un sottile strato di ossigeno che blocca la superficie del metallo.

Proprio come si forma la ruggine, sottili strati di ossigeno rivestono ogni superficie metallica al contatto.

C'è molto di più nel legame che nello scambio di elettroni. Soprattutto perché gli elettroni che fanno parte della nuvola di elettroni non prendono parte ai legami cristallini.

Tutti i metalli sono fondamentalmente cristalli --- hanno un reticolo appropriato, per saldare due parti dovresti averli per costruire un reticolo comune (almeno nella zona in cui sono saldati). Quando si salda correttamente si crea una fase liquida tra (per calore o corrente) che cristallizza.

Potrei sbagliarmi, ma questa saldatura può essere osservata. Ad esempio, se hai delle vecchie viti in ferro, che sono avvitate in elementi anch'essi di ferro (e non oliati correttamente), dopo il tempo possono essere molto difficili da svitare, presumibilmente a causa della diffusione di atomi tra le due parti che era facile a causa della stessa struttura reticolare. Ancora una volta: ho sentito questo come un aneddoto su una lezione di fisica, ma non ho cercato ulteriori prove.

Per aggiungere altre idee su questo argomento, penso che anche il concetto di "potenziale superficiale" giochi un ruolo importante in questo. La rugosità interferisce con il potenziale superficiale del materiale perché crea spazi in cui i due metalli non possono legarsi. Ciò riduce il potenziale superficiale del materiale.

Anche materiali come ossidi, oli o altri residui che si possono trovare sui metalli riducono il potenziale superficiale del materiale. Questo potenziale superficiale può essere ridotto dalle interazioni di Van Der Waal, dalle interazioni ioniche e da altre interazioni a livello molecolare polare non polare. Ogni molecola che viene a contatto con il metallo, sia che si tratti di aria che si trova sulla superficie o tra spazi vuoti a causa di rugosità o residui, ha il potenziale per ridurne il potenziale superficiale.

Es: Considera di legare un metallo di cui è più facile per te (in un semiconduttore) dove sei abituato a disegnare legami Si-Si a ogni atomo vicino, tuttavia, SULLA SUPERFICIE dell'atomo gli elettroni non possono legame perché non ci sono più elettroni disponibili. Ciò fa sì che le superfici di metallo o altri materiali come i semiconduttori siano estremamente reattive: formando così strati di ossido o riducendo il loro potenziale superficiale attraverso le suddette interazioni atomo-atomo, atomo-molecola. (È più facile considerare il silicio in quanto ha elettroni che sono "considerati" attaccati al suo nucleo piuttosto che un puro metallo di transizione che ha "elettroni liberi" che le persone non considerano attaccati al nucleo.

Sebbene il semplice contatto tra i metalli non sia sufficiente per legare la maggior parte dei metalli, il movimento relativo raggiungerà la fusione tra i metalli (a piccoli contatti). Un evento comune è il grippaggio di dispositivi meccanici a causa di una lubrificazione insufficiente.

Non credo che le viti si attacchino a causa del legame metallo-metallo, la sua distorsione per lo più semplice, in particolare delle filettature e del corpo della vite. Danneggia una vite e inseriscila in uno spazio ristretto e non la sviterai di nuovo.

Dipende dalla purezza del metallo. Se la superficie è ben levigata è infatti possibile realizzare legami con i pezzi metallici adiacenti. Tuttavia, se sono presenti ossidi e altre impurità sulla superficie, l'incollaggio non è possibile. Ciò può essere spiegato dall'energia superficiale del metallo. Bene, puoi vedere che i metalli sono legati nella metallurgia delle polveri.