Cercetătorii din Germania și SUA au găsit o nouă explicație pentru ce solidele moi se lipesc ușor de suprafețe, dar sunt greu de îndepărtat. Deși experții au emis de multă vreme ipoteza că diferite procese chimice și proprietăți specifice materialelor ar putea juca un rol în această așa-numită histerezis adeziv, o echipă de la universitățile din Freiburg, Pittsburgh și Akron a demonstrat acum că doar rugozitatea suprafeței este suficientă pentru a explica aceasta. . Potrivit echipei, această descoperire ar putea schimba fundamental modul în care ne gândim la lipiciitatea materialelor moi.
Dacă ți s-a părut vreodată că este ușor să lipești un obiect de ceva, dar aproape imposibil să-l scoți de pe el odată ce s-a blocat, ai observat histerezisul adeziv în acțiune. „Orice material moale va prezenta această histerezis atunci când faceți contact”, explică co-liderul echipei Lars Pastewka, un fizician în Departamentul de inginerie a microsistemelor din Freiburg. „Bandă adezivă și notițe lipicioase se atașează ușor, dar sunt greu de desprins.”
În 1966, oamenii de știință care încercau să explice acest comportament au dezvoltat o regulă generală numită criteriul Dahlquist. Acest criteriu afirmă că, dacă un material este foarte moale - despre care Pastewka spune că este uneori tradus ca necesitând un modul Young mai mic de 0.1 MPa - se va „lega” atunci când este împins în contact și va menține această „legătură” atunci când este eliberat.
În noul studiu, Pastewka spune: „Arătăm că nu există o „legătură” reală, dar că rugozitatea fixează linia de contact, dând o explicație fizică pentru criteriul Dahlquist”.
Instabilitățile „stick-slip” disipă energia
Pentru a ajunge la această concluzie, Pastewka și colegii de la Freiburg și livClusterul de Excelență MatS au dezvoltat modele care împletesc diferite componente ale ingineriei și fizicii. Aceste toroane includ mecanica standard de contact și fractură, precum și cercetări mai abstracte asupra liniilor elastice în medii aleatorii (un subiect care se află în ramura fizicii care se ocupă cu sistemele complexe). Rezultatele acestor modele au arătat „sărituri” discrete cunoscute sub denumirea de instabilități stick-slip care apar atunci când perimetrele corpurilor elastice sunt în contact.
Aceste instabilități stick-slip disipează energia și duc la histerezis, iar Pastewka spune că grupul său de teorie și modelare de la Freiburg a emis ipoteza că ar putea juca și un rol în aderență. „Pentru a confirma acest lucru, le-am rugat colegilor noștri experimentali de la Akron să verifice măsurătorile lor”, spune el. „Au văzut și aceste sărituri.”
Ipoteze din trecut
Oamenii de știință sugeraseră anterior că histereza de aderență în solidele moi ar putea fi cauzată de disiparea energiei vâscoelastice - adică energia pierdută la căldură atunci când un material se deformează în timpul contactului. Dacă un material se comprimă în timpul contactului și se extinde în timpul eliberării, aceste pierderi de energie ar contracara mișcarea suprafeței de contact, crescând forța de adeziv în timpul separării.
O altă explicație a fost centrată pe un proces numit îmbătrânire prin contact, care implică formarea de legături chimice pe suprafața de contact. În această ipoteză, cu cât contactul există mai mult, cu atât aderența va fi mai mare.
Deși ambele explicații sună plauzibile din punct de vedere fizic, „Simulările noastre arată că histereza observată poate fi explicată fără aceste mecanisme specifice de disipare a energiei”, spune Antoine Sanner, un cercetător postdoctoral la Freiburg care a făcut cea mai mare parte a muncii teoretice ale studiului. „Singura sursă de disipare a energiei în modelul nostru numeric este mișcarea bruscă de săritură a marginii contactului, care este indusă de rugozitatea suprafeței.”
Simplificarea designului adezivilor
Deoarece sistemele de materiale concepute pentru a fi lipici sunt adesea concepute și pentru a fi vâscoelastice, Pastewka spune că noua lucrare poate simplifica proiectarea adezivilor (reversibili). Astfel de adezivi ar putea fi folosiți în locomoția roboților moi, unde este nevoie de a controla capacitatea portantă a membrelor în contact ale roboților. O altă aplicație ar putea fi sistemele pick-and-place pentru fabricile de producție, care se bazează din ce în ce mai mult pe robotica soft.
Bulele fac bandajele mai lipicioase
Procesele descrise în acest studiu sunt, de asemenea, afectate de podurile interfaciale de apă, iar cercetătorii spun că acum explorează influența apei asupra aderenței – în special sub formă de aderențe capilare. „Deoarece apa este omniprezentă, cred că majoritatea îmbinărilor adezive sunt cel puțin într-o anumită măsură mediate de apă”, spune Pastewka. „Așadar, putem fi capabili să construim modele similare (și chiar mai simple) pentru capilare la interfețe.”
Toate acestea sunt un rezultat oarecum surprinzător pentru un proiect de cercetare care, conform lui Pastewka, sa concentrat inițial pe triboelectricitate - fenomenul prin care suprafețele în contact unele cu altele se încarcă. Acest efect poate fi exploatat pentru recoltarea de energie și este, de asemenea, legat de procesele care încarcă norii în timpul furtunilor și produc fulgere. „Cercetările anterioare au arătat că încărcarea are loc în modele specifice pe interfețe și ne-am gândit că astfel ar putea fi legat de modul în care interfețele se detașează”, spune Pastewka. Lumea fizicii. „De aceea am decis să analizăm detaliile proceselor de detașare și am constatat instabilitatea stick-slip.”
Lucrarea este detaliată în Avansuri de știință.
- Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
- PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
- Sursa: https://physicsworld.com/a/sticky-materials-un-stick-themselves-in-jumps/
- :are
- :este
- :Unde
- $UP
- 1
- a
- Capabil
- Despre Noi
- REZUMAT
- Conform
- Cont
- Acțiune
- afectat
- AL
- aproape
- singur
- de asemenea
- an
- și
- O alta
- aplicație
- SUNT
- domenii
- AS
- At
- atașa
- Avalanşă
- BE
- deveni
- comportament
- Crede
- organisme
- Obligațiuni
- atât
- Branch firma
- poduri
- dar
- by
- denumit
- CAN
- Capacitate
- cauzată
- sigur
- Schimbare
- taxă
- încărcat
- verifica
- chimic
- Procese chimice
- Grup
- colegii
- venire
- complex
- concluzie
- Confirma
- construi
- contactați-ne
- Control
- ar putea
- contracara
- mai întunecat
- abuzive
- hotărât
- descris
- Amenajări
- proiectat
- detaliat
- detalii
- dezvoltat
- diagramă
- FĂCUT
- diferit
- dificil
- în timpul
- fiecare
- cu ușurință
- uşor
- Margine
- efect
- angajat
- energie
- Inginerie
- suficient de
- Chiar
- EVER
- există
- se extinde
- experimental
- experți
- Explica
- a explicat
- explică
- explicație
- explicații
- exploatat
- Explorarea
- măsură
- descoperire
- potrivi
- concentrat
- Pentru
- Forţarea
- formă
- formare
- găsit
- fractură
- fundamental
- Germania
- obține
- mai mare
- grup
- HAD
- recoltat
- Avea
- he
- superior
- lui
- Cum
- HTTPS
- i
- if
- ilustrând
- imagine
- imposibil
- in
- include
- crescând
- tot mai mult
- indica
- influență
- informații
- interfeţe
- în
- implică
- problema
- IT
- jpg
- a sari
- salturi
- cunoscut
- conduce
- cel mai puțin
- mai puțin
- se află
- fulger
- Linie
- linii
- Lung
- mai lung
- Uite
- pierderi
- pierdut
- făcut
- menține
- face
- Efectuarea
- de fabricaţie
- Harta
- material
- Materiale
- max-width
- Mai..
- măsurători
- mecanică
- mecanisme
- Mass-media
- ar putea
- model
- modelare
- Modele
- mai mult
- cele mai multe
- mişcare
- mult
- Nevoie
- Nou
- Nu.
- notițe
- acum
- obiect
- care apar
- of
- de pe
- de multe ori
- on
- dată
- afară
- Portocaliu
- iniţial
- Altele
- al nostru
- Rezultat
- în special
- modele
- fenomen
- fizic
- Fizic
- fizician
- Fizică
- Lumea fizicii
- pini
- Plante
- Plato
- Informații despre date Platon
- PlatoData
- plauzibil
- Joaca
- în prealabil
- proces
- procese
- produce
- proiect
- proprietăţi
- împins
- aleator
- ajunge
- real
- Roșu
- legate de
- eliberaţi
- eliberat
- bazându-se
- scoate
- cercetare
- cercetător
- cercetători
- asemănător
- REZULTATE
- robotica
- roboţi
- Rol
- Regula
- văzut
- Spune
- spune
- Ştiinţă
- oamenii de stiinta
- caută
- Arăta
- a arătat
- indicat
- asemănător
- simplu
- simplifica
- simulări
- Moale
- ceva
- uneori
- oarecum
- Suna
- Sursă
- specific
- standard
- Statele
- lipicios
- Suvite
- Studiu
- astfel de
- brusc
- Suprafață
- surprinzător
- sisteme
- echipă
- spune
- decât
- acea
- lor
- se
- teoretic
- teorie
- Acolo.
- prin urmare
- Acestea
- ei
- crede
- acest
- deşi?
- gândit
- miniatura
- Prin urmare
- la
- împreună
- subiect
- adevărat
- omniprezent
- în
- Universități
- us
- diverse
- foarte
- Apă
- Cale..
- we
- Țese
- BINE
- cand
- care
- OMS
- de ce
- voi
- cu
- în
- fără
- Apartamente
- lume
- ar
- elastic
- zephyrnet