Дослідники з Німеччини та США знайшли нове пояснення того, чому м’які тверді речовини легко прилипають до поверхонь, але їх важко видалити. Хоча експерти давно висунули гіпотезу про те, що різні хімічні процеси та специфічні властивості матеріалу можуть відігравати певну роль у так званому адгезивному гістерезисі, команда з університетів Фрайбурга, Піттсбурга та Акрона тепер показала, що лише шорсткості поверхні достатньо, щоб пояснити це . На думку команди, це відкриття може кардинально змінити наше уявлення про липкість м’яких матеріалів.
Якщо вам коли-небудь було легко приклеїти предмет до чогось, але майже неможливо зняти його, коли він застряг, ви спостерігали гістерезис адгезії в дії. «Будь-який м’який матеріал демонструватиме цей гістерезис під час контакту», — пояснює один із керівників групи Ларс Пастевка, фізик в відділ інженерії мікросистем у Фрайбурзі. «Скотч і клейкі нотатки легко приклеюються, але їх важко від’єднати».
У 1966 році вчені, які намагалися пояснити цю поведінку, розробили емпіричне правило під назвою «критерій Далквіста». Цей критерій стверджує, що якщо матеріал є дуже м’яким – що, за словами Пастевки, інколи перекладається як вимагаючи модуля Юнга менше 0.1 МПа, – він буде «зв’язуватися», коли його штовхають у контакт, і він зберігатиме цей «зв’язок», коли відпускає.
У новому дослідженні Пастьюка каже: «Ми показуємо, що справжнього «зв’язку» немає, але шорсткість закріплює лінію контакту, що дає фізичне пояснення критерію Далквіста».
Нестабільності типу «прилипання-ковзання» розсіюють енергію
Щоб дійти цього висновку, Пастевка та його колеги з Фрайбурга та LivКластер досконалості MatS розробив моделі, які поєднують різні напрямки техніки та фізики. Ці напрямки включають стандартну механіку контакту та руйнування, а також більш абстрактні дослідження пружних ліній у випадкових середовищах (тема, яка лежить у галузі фізики, що має справу зі складними системами). Результати цих моделей показали дискретні «стрибки», відомі як нестійкість ковзання, що виникають, коли периметри пружних тіл контактують один з одним.
Ці нестабільності стрибків-ковзань розсіюють енергію та призводять до гістерезису, і Пастьюка каже, що його теорія та група моделювання у Фрайбурзі припустила, що вони також можуть відігравати роль у адгезії. «Щоб підтвердити це, ми попросили наших колег-експериментаторів з Akron перевірити свої вимірювання», — каже він. «Вони також бачили ці стрибки».
Минулі гіпотези
Раніше вчені припускали, що гістерезис адгезії в м’яких твердих тілах може бути спричинений розсіюванням в’язкопружної енергії, тобто енергії, що втрачається на тепло, коли матеріал деформується під час контакту. Якщо матеріал стискається під час контакту та розширюється під час випуску, ці втрати енергії будуть протидіяти руху контактної поверхні, збільшуючи силу зчеплення під час відокремлення.
Інше пояснення зосереджувалося на процесі, який називається контактним старінням, який передбачає утворення хімічних зв’язків на контактній поверхні. Відповідно до цієї гіпотези, чим довше існує контакт, тим більшою буде адгезія.
Хоча обидва пояснення звучать фізично правдоподібно, «наше моделювання показує, що спостережуваний гістерезис можна пояснити без цих специфічних механізмів розсіювання енергії», — каже Антуан Саннер, постдокторант у Фрайбурзі, який виконав основну частину теоретичної роботи дослідження. «Єдиним джерелом розсіювання енергії в нашій чисельній моделі є раптове стрибкоподібне переміщення краю контакту, яке спричинене шорсткістю поверхні».
Спрощення конструкції клеїв
Оскільки системи матеріалів, створені для того, щоб бути липкими, часто також розроблені як в’язкопружні, Пастевка каже, що нова робота може спростити дизайн (оборотних) клеїв. Такі адгезиви можна використовувати для пересування м’яких роботів, де необхідно контролювати несучу здатність кінцівок роботів, що контактують. Іншим застосуванням можуть бути системи підбору та розміщення для виробничих підприємств, які все більше покладаються на м’яку робототехніку.
Бульбашки роблять бинти більш липкими
На процеси, описані в цьому дослідженні, також впливають міжфазові водяні містки, і дослідники кажуть, що зараз вони вивчають вплив води на адгезію, зокрема у формі капілярних спайок. «Оскільки вода всюдисуща, я вважаю, що більшість клейових з’єднань принаймні до певної міри пов’язані з водою», – каже Пастевка. «Тому ми можемо побудувати подібні (і навіть простіші) моделі для капілярів на інтерфейсі».
Все це є дещо дивовижним результатом для дослідницького проекту, який, за словами Пастевки, спочатку був зосереджений на трибоелектриці — явищі, за якого поверхні, що контактують одна з одною, стають зарядженими. Цей ефект можна використати для збору енергії, а також він пов’язаний із процесами, які заряджають хмари під час грози та утворюють блискавку. «Попередні дослідження показали, що заряд відбувається за певними моделями на інтерфейсах, і ми думали, що це може бути пов’язано з тим, як інтерфейси від’єднуються», — розповідає Пастевка. Світ фізики. «Саме тому ми вирішили вивчити деталі процесів від’єднання та виявили нестабільність «стик-ковзання».
Робота детально описана в Наука розвивається.
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://physicsworld.com/a/sticky-materials-un-stick-themselves-in-jumps/
- : має
- :є
- :де
- $UP
- 1
- a
- Здатний
- МЕНЮ
- РЕЗЮМЕ
- За
- рахунки
- дію
- постраждалих
- AL
- майже
- тільки
- Також
- an
- та
- Інший
- додаток
- ЕСТЬ
- області
- AS
- At
- приєднувати
- Лавина
- BE
- ставати
- поведінку
- Вірити
- органів
- Bonds
- обидва
- Філія
- мости
- але
- by
- званий
- CAN
- потужність
- викликаний
- певний
- зміна
- заряд
- стягується
- перевірка
- хімічний
- Хімічні процеси
- кластер
- колеги
- майбутній
- комплекс
- висновок
- підтвердити
- будувати
- контакт
- контроль
- може
- протидіяти
- темніше
- справу
- вирішене
- описаний
- дизайн
- призначений
- докладно
- деталі
- розвиненою
- схема
- DID
- різний
- важкий
- під час
- кожен
- легко
- легко
- край
- ефект
- працевлаштований
- енергія
- Машинобудування
- досить
- Навіть
- НІКОЛИ
- існує
- розширюється
- експериментальний
- experts
- Пояснювати
- пояснені
- Пояснює
- пояснення
- пояснення
- експлуатований
- Дослідження
- ступінь
- виявлення
- відповідати
- увагу
- для
- Примусово
- форма
- освіта
- знайдений
- перелом
- принципово
- Німеччина
- отримати
- великий
- Group
- було
- збирання врожаю
- Мати
- he
- вище
- його
- Як
- HTTPS
- i
- if
- ілюструють
- зображення
- неможливе
- in
- включати
- зростаючий
- все більше і більше
- вказувати
- вплив
- інформація
- Інтерфейси
- в
- включає в себе
- питання
- IT
- JPG
- стрибати
- скачки
- відомий
- вести
- найменш
- менше
- лежить
- блискавка
- Лінія
- ліній
- Довго
- довше
- подивитися
- втрати
- втрачений
- made
- підтримувати
- зробити
- Робить
- виробництво
- карти
- матеріал
- Матеріали
- макс-ширина
- Може..
- вимірювання
- механіка
- механізми
- Медіа
- може бути
- модель
- моделювання
- Моделі
- більше
- найбільш
- руху
- багато
- Необхідність
- Нові
- немає
- примітки
- зараз
- об'єкт
- трапляються
- of
- від
- часто
- on
- один раз
- тільки
- помаранчевий
- спочатку
- Інше
- наші
- Результат
- особливо
- моделі
- явище
- фізичний
- Фізично
- фізик
- Фізика
- Світ фізики
- сосна
- Рослини
- plato
- Інформація про дані Платона
- PlatoData
- правдоподібний
- Play
- раніше
- процес
- процеси
- виробляти
- проект
- властивості
- штовхнув
- випадковий
- досягати
- реальний
- червоний
- пов'язаний
- звільнити
- випущений
- покладаючись
- видаляти
- дослідження
- дослідник
- Дослідники
- схожий на
- результати
- робототехніка
- роботи
- Роль
- Правило
- бачив
- say
- говорить
- наука
- Вчені
- пошук
- Показувати
- показав
- показаний
- аналогічний
- простий
- спростити
- моделювання
- М'який
- що в сім'ї щось
- іноді
- кілька
- Звучати
- Source
- конкретний
- standard
- Штати
- липкий
- Пасма
- Вивчення
- такі
- раптовий
- поверхню
- дивно
- Systems
- команда
- розповідає
- ніж
- Що
- Команда
- їх
- самі
- теоретичний
- теорія
- Там.
- отже
- Ці
- вони
- думати
- це
- хоча?
- думка
- слайдами
- Таким чином
- до
- разом
- тема
- правда
- повсюдний
- при
- університети
- us
- різний
- дуже
- вода
- шлях..
- we
- Ткати
- ДОБРЕ
- коли
- який
- ВООЗ
- чому
- волі
- з
- в
- без
- Work
- світ
- б
- поступаючись
- зефірнет