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        新研究發(fā)現(xiàn)軟表面附著力和表面粗糙度之間缺少聯(lián)系
        
			
        
				2019-12-03 10:30:31
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        輪胎緊緊抓住路。防滑鞋防止跌倒。撿筆的手。壁虎爬墻。
        

        所有這些都取決于粘附在硬表面上并從硬表面釋放的軟表面，這是一種常見但尚未完全理解的相互作用。發(fā)表在最新研究的美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)(PNAS)發(fā)現(xiàn)軟面之間的缺失環(huán)節(jié)附著力和粗糙的硬表面倒是的。論文“將軟粘附中的能量損失與表面粗糙度聯(lián)系起來”(DOI：10.1073 / pnas.1913126116)發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，由Siddhesh Dalvi，Abhijeet Gujrati，Subarna R.Khanal，Lars合著Pastewka，Ali Dhinojwala和Tevis DB Jacobs。
        

        新研究發(fā)現(xiàn)軟表面附著力和表面粗糙度之間缺少聯(lián)系
        

        匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院機(jī)械工程和材料科學(xué)助理教授雅各布斯博士以及阿克倫大學(xué)高分子科學(xué)和高分子工程學(xué)院高分子系臨時(shí)院長兼HA Morton教授Dhinojwala博士用于接觸尺寸的原位顯微鏡測量，以揭示粗糙度如何影響軟材料粘附力的基本物理原理。
        

        Dhinojwala說：“壁虎在垂直的墻壁上奔跑是一個(gè)很好的例子，說明自然界已經(jīng)開發(fā)出一種解決方案以粘附在粗糙的表面上。” “在粗糙表面上實(shí)現(xiàn)這種粘附的關(guān)鍵是分子接觸。軟材料可以順應(yīng)粗糙表面，并產(chǎn)生良好粘附所需的分子接觸。我們需要對(duì)控制對(duì)粗糙表面的粘附力的參數(shù)和基本物理原理有基本的了解。 ”
        

        該過程分為兩個(gè)不同的部分：加載聯(lián)系人時(shí)發(fā)生的事情以及分離聯(lián)系人時(shí)發(fā)生的事情。
        

        先前的理論提出了粗糙度如何影響過程的前半部分，但沒有提供對(duì)后半部分的深入了解。這個(gè)問題稱為“粘合滯后”，這意味著柔軟的表面接觸在遇到粗糙表面時(shí)表現(xiàn)出不同的行為，而不是被拉開時(shí)?？紤]粘附滯后的一種方法是考慮一個(gè)小的橡膠球。將球向下壓在堅(jiān)硬的表面上可擴(kuò)大接觸面積;放手會(huì)使該區(qū)域再次縮小，但不會(huì)以可預(yù)測的對(duì)稱方式縮小。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著可以預(yù)測兩者的第一個(gè)粗糙粘附模型。
        

        這一基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵是仔細(xì)觀察粗糙表面本身-非常非常接近。
        

        雅各布斯說：“人們測量粗糙度已有一百年了，但是傳統(tǒng)技術(shù)看不到細(xì)微的細(xì)節(jié)。” “我們結(jié)合多種技術(shù)進(jìn)行了放大，以在粗糙度之上測量粗糙度。在許多表面，紋理下降到原子尺度。”
        

        該小組開發(fā)了一種使用電子顯微鏡來測量粗糙度至納米以下的新方法。使用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行測量時(shí)，本研究中的一個(gè)表面看上去比其他兩個(gè)表面光滑得多。但是，當(dāng)測量到原子級(jí)時(shí)，它是最粗糙的。這種小規(guī)模的粗糙度為柔軟的材料創(chuàng)造了更大的表面積。對(duì)粗糙表面的詳細(xì)了解是缺少的鏈接，這些鏈接解釋了預(yù)測的表面的粘附行為。
        

        雅各布斯說：“我們的研究回答了一個(gè)重要的問題，但換句話說，它開辟了一條新的研究領(lǐng)域。” “關(guān)于表面“接觸”到底意味著什么，以及如何將原子尺度上發(fā)生的事情與我們?cè)趯?shí)際的全尺寸接觸中觀察到的聯(lián)系起來，存在很多有趣的問題。很高興繼續(xù)回答他們。”
        
			

			
          
        
			
        
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