Raziskovalci v Nemčiji in ZDA so našli novo razlago, zakaj se mehke trdne snovi zlahka prilepijo na površine, vendar jih je težko odstraniti. Čeprav so strokovnjaki dolgo domnevali, da bi lahko različni kemijski procesi in materialno specifične lastnosti igrali vlogo pri tej tako imenovani adhezivni histerezi, je skupina na univerzah v Freiburgu, Pittsburghu in Akronu zdaj pokazala, da za to zadostuje že samo površinska hrapavost. . Po mnenju ekipe bi lahko ta ugotovitev temeljito spremenila naš način razmišljanja o lepljivosti mehkih materialov.
Če ste kdaj ugotovili, da je predmet enostavno prilepiti na nekaj, vendar ga je skoraj nemogoče sneti z njega, ko se zatakne, ste opazili delovanje histereze lepila. "Vsak mehak material bo ob stiku pokazal to histerezo," pojasnjuje sovodja ekipe Lars Pastewka, fizik v Oddelek za inženiring mikrosistemov v Freiburgu. "Selotejp in samolepilni lističi se zlahka pritrdijo, vendar jih je težko ločiti."
Leta 1966 so znanstveniki, ki so želeli razložiti to vedenje, razvili pravilo, imenovano Dahlquistov kriterij. To merilo navaja, da če je material zelo mehak – kar Pastewka pravi, da se včasih prevaja kot zahteva Youngov modul, manjši od 0.1 MPa – se bo "zvezal", ko ga potisnete v stik, in ohranil bo to "vez", ko ga sprostite.
V novi študiji Pastewka pravi: "Pokažemo, da ni prave 'vezi', ampak da hrapavost pritrjuje kontaktno črto, kar daje fizično razlago za Dahlquistov kriterij."
Nestabilnost "stick-slip" razprši energijo
Da bi prišli do tega zaključka, so Pastewka in njegovi sodelavci iz Freiburga in livGrozd odličnosti MatS razvili modele, ki povezujejo različne niti tehnike in fizike. Ti sklopi vključujejo standardno mehaniko kontakta in loma ter bolj abstraktne raziskave elastičnih linij v naključnih medijih (tema, ki spada v vejo fizike, ki se ukvarja s kompleksnimi sistemi). Rezultati teh modelov so pokazali diskretne "skoke", znane kot nestabilnosti z drsenjem, ki se pojavijo, ko se obodi elastičnih teles dotikajo drug drugega.
Te nestabilnosti z zdrsom razpršijo energijo in povzročijo histerezo, Pastewka pa pravi, da je njegova teorija in skupina za modeliranje v Freiburgu domnevala, da bi lahko imela tudi vlogo pri adheziji. "Da bi to potrdili, smo prosili naše eksperimentalne kolege v Akronu, da preverijo svoje meritve," pravi. "Videli so tudi te skoke."
Pretekle hipoteze
Znanstveniki so pred tem predlagali, da bi histerezo adhezije v mehkih trdnih snoveh lahko povzročila razpršitev viskoelastične energije – to je energija, ki se izgubi zaradi toplote, ko se material med stikom deformira. Če se material stisne med stikom in razširi med sproščanjem, bi te izgube energije preprečile gibanje kontaktne površine in povečale adhezijsko silo med ločevanjem.
Druga razlaga je bila osredotočena na proces, imenovan kontaktno staranje, ki vključuje nastanek kemičnih vezi na kontaktni površini. Po tej hipotezi, dlje kot obstaja stik, večja bo oprijemljivost.
Čeprav se obe razlagi slišita fizično verjetni, "naše simulacije kažejo, da je opaženo histerezo mogoče razložiti brez teh posebnih mehanizmov disipacije energije," pravi Antoine Sanner, podoktorski raziskovalec v Freiburgu, ki je opravil večino teoretičnega dela študije. "Edini vir disipacije energije v našem numeričnem modelu je nenadno skokovito gibanje roba stika, ki ga povzroča hrapavost površine."
Poenostavitev oblikovanja lepil
Ker so materialni sistemi, zasnovani za lepljivost, pogosto zasnovani tudi kot viskoelastični, Pastewka pravi, da lahko novo delo poenostavi zasnovo (reverzibilnih) lepil. Takšna lepila bi se lahko uporabljala pri gibanju mehkih robotov, kjer je treba nadzorovati nosilnost dotikajočih se okončin robotov. Druga aplikacija bi lahko bili sistemi "pick-and-place" za proizvodne obrate, ki se vedno bolj zanašajo na mehko robotiko.
Mehurčki naredijo povoje bolj lepljive
Na procese, opisane v tej študiji, vplivajo tudi medfazni vodni mostovi in raziskovalci pravijo, da zdaj raziskujejo vpliv vode na adhezijo – zlasti v obliki kapilarnih adhezij. "Ker je voda vseprisotna, menim, da večino lepilnih spojev vsaj do določene mere posreduje voda," pravi Pastewka. "Zato bomo morda lahko zgradili podobne (in celo enostavnejše) modele za kapilare na vmesnikih."
Vse to je nekoliko presenetljiv rezultat za raziskovalni projekt, ki se je po besedah Pastewke prvotno osredotočal na triboelektričnost - pojav, pri katerem se površine v stiku med seboj naelektrijo. Ta učinek je mogoče izkoristiti za pridobivanje energije, povezan pa je tudi s procesi, ki napolnijo oblake med nevihtami in proizvajajo strele. "Prejšnje raziskave so pokazale, da se naboj pojavi v posebnih vzorcih na vmesnikih, in menili smo, da je to lahko povezano s tem, kako se vmesniki ločijo," pravi Pastewka. Svet fizike. "Zato smo se odločili preučiti podrobnosti procesov ločevanja in odkrili nestabilnosti z drsenjem."
Delo je podrobno opisano v Znanost Predplačila.
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://physicsworld.com/a/sticky-materials-un-stick-themselves-in-jumps/
- :ima
- : je
- :kje
- $GOR
- 1
- 90
- a
- Sposobna
- O meni
- POVZETEK
- Po
- Račun
- Ukrep
- Lepila
- vplivajo
- AL
- skoraj
- sam
- Prav tako
- an
- in
- Še ena
- uporaba
- SE
- območja
- AS
- prosil
- At
- pripisujejo
- Avalanche
- BE
- postanejo
- vedenje
- Verjemite
- Organi
- Obveznice
- tako
- Branch
- mostovi
- razsutem stanju
- vendar
- by
- se imenuje
- CAN
- kapaciteta
- povzročilo
- nekatere
- spremenite
- naboj
- zaračuna
- preveriti
- kemijske
- Kemični procesi
- Grozd
- sodelavci
- prihajajo
- kompleksna
- Sklenitev
- Potrdi
- gradnjo
- kontakt
- nadzor
- bi
- izenačiti
- vljudnostni
- temnejši
- deliti
- odločil
- opisano
- Oblikovanje
- zasnovan
- podrobno
- Podrobnosti
- razvili
- diagram
- DID
- drugačen
- težko
- Diskretna
- med
- vsak
- enostavno
- lahka
- Edge
- učinek
- zaposleni
- energija
- Inženiring
- dovolj
- Tudi
- VEDNO
- obstaja
- širi
- eksperimentalni
- Strokovnjaki
- Pojasnite
- razložiti
- Pojasni
- Razlaga
- Pojasnila
- Exploited
- Raziskovati
- obseg
- iskanje
- fit
- osredotočena
- za
- moč
- obrazec
- Oblikovanje
- je pokazala,
- Zlom
- v osnovi
- Nemčija
- dobili
- več
- skupina
- imel
- Obiranje
- Imajo
- he
- več
- njegov
- Kako
- HTTPS
- i
- if
- ponazarja
- slika
- nemogoče
- in
- vključujejo
- narašča
- vedno
- Navedite
- vplivajo
- Podatki
- vmesniki
- v
- vključuje
- vprašanje
- IT
- jpg
- skoči
- Skoki
- znano
- vodi
- vsaj
- manj
- Leži
- strele
- vrstica
- linije
- Long
- več
- Poglej
- izgube
- izgubil
- je
- vzdrževati
- Znamka
- Izdelava
- proizvodnja
- Zemljevidi
- Material
- materiali
- max širine
- Maj ..
- meritve
- mehanika
- Mehanizmi
- mediji
- morda
- Model
- modeliranje
- modeli
- več
- Najbolj
- Gibanje
- veliko
- Nimate
- Novo
- št
- Opombe
- zdaj
- numerično
- predmet
- opazovana
- se pojavljajo
- of
- off
- pogosto
- on
- enkrat
- samo
- Oranžna
- originalno
- Ostalo
- naši
- Rezultat
- zlasti
- vzorci
- pojav
- fizično
- Fizično
- fizik
- Fizika
- Svet fizike
- zatiči
- Pittsburgh
- rastline
- platon
- Platonova podatkovna inteligenca
- PlatoData
- verjetno
- Predvajaj
- prej
- Postopek
- Procesi
- proizvodnjo
- Projekt
- Lastnosti
- potisnilo
- naključno
- dosežejo
- pravo
- Rdeča
- povezane
- sprostitev
- sprosti
- zanašanje
- odstrani
- Raziskave
- raziskovalec
- raziskovalci
- podoben
- Rezultati
- reverzibilna
- robotika
- roboti
- vloga
- Pravilo
- Videl
- pravijo,
- pravi
- Znanost
- Znanstveniki
- iskanju
- Prikaži
- je pokazala,
- pokazale
- označevanje
- Podoben
- enostavnejši
- poenostavitev
- simulacije
- Soft
- Nekaj
- Včasih
- nekoliko
- zvok
- vir
- specifična
- standardna
- Države
- Držijo
- lepljiv
- Plaže
- zaljubljen
- študija
- taka
- nenadoma
- Površina
- presenetljivo
- sistemi
- trak
- skupina
- pove
- kot
- da
- O
- njihove
- sami
- Teoretični
- Teorija
- Tukaj.
- zato
- te
- jih
- Pomislite
- ta
- čeprav?
- mislil
- thumbnail
- Tako
- do
- skupaj
- temo
- prevedeni
- Res
- povsod
- pod
- Univerze
- us
- različnih
- zelo
- Voda
- način..
- we
- Tkanje
- Dobro
- kdaj
- ki
- WHO
- zakaj
- bo
- z
- v
- brez
- delo
- svet
- bi
- rumene
- Mehek
- zefirnet