完全な平面どうしは密着させるだけでつながる？

　いぜん、NHKのとある番組で、アルミかなにかの金属のカタマリふたつのそれぞれの面を、鏡よりも完璧な平面になるように研磨したあと、接着剤とかを一切使わずにグッと密着させるだけで完全にくっついてしまう、という実験をしてまして、この現象を知らなかった私はかなりビックリしました。
　この現象は理屈の上では、金属に限らず、どんな物質でも起こるものなんですか？
　また、この現象により接着したものは、完全に「一体化」してしまったんでしょうか？言い換えれば、もともとひとつの物体だったもののように、なんらの継ぎ目も残さず、完全に融合してしまったのでしょうか？
　この現象はなんと呼ばれているのでしょう？
　詳しい方、教えて下さい！

No.1 回答者： kabasan 回答日時： 2002/05/22 20:04

吸盤と同じ原理ですよ。

わずかでもザラザラしているとひっついた面に容易に空気が入り、別れることが出来ますが、完全な平面に近づくと、密着面に空気が入ることが出来なくなるのです。
金属のように堅い物でないと、いくら鏡面に近づけてもはがれ易くなります。吸盤も端からめくれば簡単にめくれるでしょう？
現象の名前とすれば「吸着」でしょうね。一体化したわけではありません。

ガラス板や下じきを水で濡らしてくっつけても同じ様なことがおこります。

この回答へのお礼

　さっそくの回答、ありがとうございます。
　うーん、残念なんですが、大気圧による吸着とは別物なんです。これは番組中で言っていたので間違いありません。
　実験に使われたのは、すごく小さい金属片なんです。２つの金属どうしの接触面積は、恐らくエンピツの断面くらいしかありませんでした。
　もし大気圧だけによる吸着でしたら、その程度の面積のことですから、あまり大きな負荷には耐えられないと思います。
　ですが番組では、ゲストとして出ていた柳沢しんごが両手で力いっぱい離そうとしても、まるで溶接してあるみたくビクともしませんでした。
　説明では、「原子どうしの引力がどうのこうの」と言っていたんですが、いまいちよく分かりません。

お礼日時：2002/05/22 20:33

No.2 回答者： acacia7 回答日時： 2002/05/22 20:22

物質表面はいろんな場合があるのですが・・

表面の原子の手がぶらぶらしている場合があります。
そういう場合は、同様にぶらぶらした手（ダングリングボンド）
をもった表面がくると本当に物質内部と同様に結合する場合があります。
この場合は、No.1の方のおっしゃるパターンとはことなり、
本当に一体化します。
金等の展性の高い金属は少々ゆがんだ結合でも結合するため、
現象は発生しやすいと思われます。
イオン結晶などの場合は引力と斥力と両方が発生してしまうのでなかなか
一体化することはないとおもわれます。
また、反応性の高い原子が表面に並んで居る場合は、気相の原子と結合して、
「ダングリングボンド」が終端されてしまうと安定な表面となるため
この様な現象は起こりづらくなります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
　んー、ちょっと聞きなれない言葉ですね。
　でも、フィーリング的にはなんとなく分かったような気がします。
　予備知識なしで理解するのは高望みっぽいですね・・・

お礼日時：2002/05/23 21:10

No.3 回答者： yomyom2001 回答日時： 2002/05/22 20:26

ＮＨＫの番組ではありませんが、だいぶ昔に同じようなものを見たことがあります。

大工の棟梁みたいな人が、カンナをかけて表面をつるつるにした木材を２つ、火の用心の拍子木みたいに、パンと打ち合わせたらくっついて離れなくなる、というものです。

これが出来るようになると、カンナかけで一人前と言われるんですよ、みたいなことを言ってました。

この回答へのお礼

ふえー、すごい！！
番組では、金属の研磨に機械とか使って、かなり大掛かりな技術っぽく思ったんですけど、まさか人間の手で同じことができるとは・・・
　職人さんというのはホントにすごいんですね。
ありがとうございました。

お礼日時：2002/05/23 21:15

No.4 回答者： westpoint 回答日時： 2002/05/22 20:27

分子間力の問題ですね。

鏡より完全な平面と言うことになれば、分子間力でくっついてしまいます。

もちろん一つに融合したわけではありません。また、どんな物質でも起こる現象です。

分子間力については、「分子間力」「水素結合」「ファンデルワールス力」「クーロン力」などで調べて勉強してみて下さい。

この回答へのお礼

　ありがとうございます。
　番組中の解説を思い出すに、おっしゃるとおり「分子間力」に間違いないと思います。
　やっぱりそのモノの材質に関わらずに起こる現象だったんですね。

お礼日時：2002/05/23 21:18

No.5 回答者： pen2san 回答日時： 2002/05/22 20:44

既に何名からか回答されておられます様に二つの物体の電子結合による力で接合されます。

　この現象は真空中で顕著で、地上では問題なく動いていた（滑っていた）アームや開閉装置が宇宙空間で融着して開閉しなくなる等トラブルの原因にもなります。　分子構造上は２つのブロックが一つになった様な振舞いをします。

この回答へのお礼

へーえ、そうだったんですか！
上のほうの回答者の方も「表面の酸化の膜」がなければもっと起こりやすい、みたいなことを言われてますが、真空中ではよく見られる現象らしいですね。でもそれが宇宙探査の障害になるほどだったとは・・・知りませんでした。
　ありがとうございました！

お礼日時：2002/05/23 21:27

No.6 回答者： ChopAndKick 回答日時： 2002/05/22 20:55

　私もかなり以前ＮＨＫの深夜番組で見ました。

　大学の研究室の話で、金属と宝石のような鉱石の表面を真っ平らにして、真空中でレーザーを当てて表面の汚れと酸化皮膜を完璧に落とします。そしてその二つをくっつけると離れなくなるというものでした。さらにその身近な物で実験できる例としては、釣りに使う比較的大き目(手で持ちやすい程度の)の鉛の重りを二つ、擦り合わせるとそのうち熱くなってきてくっ付いてしまうとも言ってました。これも擦り合わせるうちに金属表面の酸化皮膜の内側の金属(鉛)そのものが直接触れ合うことでくっ付いてしまうんだとか。　ついでに宇宙空間で使われる工具類にはこういった理由からくっついてしまわないようにコーティングしてあるんだとか。
　この番組の中でもうひとつ面白い物があり、陶磁器の割れ方をセンサーを使ってコンピューターに取り込み、破壊されるときの特徴を調べその特徴をもたない陶磁器を造ったというものです。　その陶磁器(皿)は、一般的に出回っている木ネジ(鉄板ビス)を立てても割れず、ネジが貫通してました。
　うろ覚えなんで正確でないかもしれませんがお役に立てれば。

この回答へのお礼

お役に立ちました、ありがとうございます！
　確かに番組中でも研磨した後、何かの薬品に漬け込んで酸化皮膜ってやつを落としてました、今思い出しました！
　陶磁器の方の記述は、スイマセン、読んでもちょっとよく分からないです。

お礼日時：2002/05/23 21:32

No.7 回答者： morion2 回答日時： 2002/05/22 21:34

非常にうる覚えなんですが、

ガスこんろの点火装置か安全装置に使われていて、
ノウハウがいっぱいあるためどこかのメーカしか作れないそんな部品に
この原理が使われていたような、、、

どなたか分かる方いませんか？

この回答へのお礼

？ありがとーございます？
確かに自分も、「この現象を工業的な技術として利用できないのだろうか？」と思っていたので、使われていても不思議ではなく思います。
誰か知ってる方がいるといいんですけどねえ。

お礼日時：2002/05/23 21:35

No.8 回答者： noname#2748 回答日時： 2002/05/22 22:36

くっつける物の種類にもよりますが、＃4の方が仰るように分子間力でくっついているのでしょう。

例えば鉄どうしを極めて平滑に研磨し、互いに押し付けると分子同士の距離が一塊の鉄の状態に極めて近くなります。この状態では分子同士が引き合う力によってあたかもひとつの物であるようにくっ付いてしまいます。

この現象とはちょっと異なりますが、面白い現象をひとつ紹介しておきます。純金と鉛の塊を密着させて置いておくと、その接合面では金と鉛の合金状態になってしまい、これは完全にくっ付いてしまいます。

この回答へのお礼

　ありがとうございます。
なるほど、本来、原子同士の距離を縮めてやれば物質は自然とつながる・・・わけですね？
　金と鉛のお話は驚きでした。酸化皮膜ができにくい性質だからなのでしょうか・・・

お礼日時：2002/05/23 21:41

No.9 回答者： nozomi500 回答日時： 2002/05/23 01:42

「金属」では「自由電子」というのが原子を固める力を持っているので、

密着した金属同士で、電子が自由電子として行き交う状態であれば、「一体化」になります。熱で溶かす、というのとは、ちょっと違います。

「イオン」結晶（食塩など）はもろいですが、金属は「ねばり」があります。ズレを自由電子がまとめている形と考えればイメージしやすいと思います。
「完全に平面」というのは技術的には難しいと思いますが、鉛やアルミニウムみたいな軟らかいものをつかえば、可能かな。

「分子間力」は、やはり「ねばり」が劣ります。金属ならではの現象じゃないでしょうか。

この回答へのお礼

ははあ、なるほど！
どんな物質にもあるのが「分子間力」で、金属にはそれに加えて「自由電子」もつなぎとめる力に一役かっている、ということですね？
ということは、他の物質を使うとくっつくことはくっつくけど金属ほど強くはくっつかない、ということでしょうか。
ありがとうございました。

お礼日時：2002/05/23 21:46

No.10 回答者： Mell-Lily 回答日時： 2002/05/23 02:05

この現象は、全ての金属で起こると思われます。

金属の原子は、金属結合によって結び付いています。金属結合は、金属イオンの間を自由電子が行き来しているだけの結合です。同じ元素の金属を完全に密着させれば、金属の元々繋がっていた部分と密着させた部分と間には、何の違いもなくなります。よって、二つの同一元素の金属の塊は、一体化して一つの金属の塊になってしまうのです。この現象は、ガラス対ガラスでも起こります。板ガラスを濡らしてから、その上にガラスコップを滑らせると、板ガラスに引っ掻き傷がつきます。これは、水がガラスの間の汚れを洗い落とし、真にガラス対ガラスの接触になるからです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
なるほど、金属においては「完全に一体化する」と考えても良さそうですね。
「表面同士」の現象は、思ったよりもはるかに複雑で多様な種類の現象が起こっているんですねえ。
勉強になります。

お礼日時：2002/05/23 21:52