Công nghệ nano hiện nay - Thông cáo báo chí: Độ nhám bề mặt ảnh hưởng như thế nào đến độ bám dính của vật liệu mềm: Nhóm nghiên cứu khám phá ra cơ chế phổ quát dẫn đến hiện tượng trễ bám dính trong vật liệu mềm

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Trang Chủ > Ấn Bản > Độ nhám bề mặt ảnh hưởng như thế nào đến độ bám dính của vật liệu mềm: Nhóm nghiên cứu phát hiện ra cơ chế phổ quát dẫn đến hiện tượng trễ bám dính trong vật liệu mềm

Mô phỏng cho thấy vùng tiếp xúc của chất rắn mềm được tách ra khỏi bề mặt gồ ghề. Mỗi điểm màu tương ứng với độ không ổn định của tiếp điểm. Cường độ màu khác nhau cho thấy lượng năng lượng bị mất trong quá trình này.

TÍN DỤNG
Antoine Sanner, Lars Pastewka.

Tóm tắt:
Băng dính hoặc giấy ghi chú dễ bám vào bề mặt nhưng khó gỡ bỏ. Hiện tượng này, được gọi là hiện tượng trễ bám dính, về cơ bản có thể được quan sát thấy ở các vật liệu mềm, đàn hồi: Tiếp xúc dính được hình thành dễ dàng hơn là bị đứt. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Freiburg, Đại học Pittsburgh và Đại học Akron ở Mỹ hiện đã phát hiện ra rằng độ trễ bám dính này là do độ nhám bề mặt của vật liệu mềm bám dính. Thông qua sự kết hợp giữa quan sát thử nghiệm và mô phỏng, nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng độ nhám cản trở quá trình phân tách, khiến vật liệu bong ra trong những chuyển động nhỏ, đột ngột, làm giải phóng các phần của liên kết dính dần dần. Tiến sĩ Antoine Sanner và Giáo sư Tiến sĩ Lars Pastewka từ Khoa Kỹ thuật Hệ thống Vi mô và Nhóm Xuất sắc livMatS tại Đại học Freiburg, Tiến sĩ Nityanshu Kumar và Giáo sư Tiến sĩ Ali Dhinojwala từ Đại học Akron và Giáo sư Tiến sĩ. Tevis Jacobs từ Đại học Pittsburgh đã công bố kết quả của họ trên tạp chí uy tín Science Advances.

Độ nhám bề mặt ảnh hưởng như thế nào đến độ bám dính của vật liệu mềm: Nhóm nghiên cứu phát hiện ra cơ chế phổ quát dẫn đến hiện tượng trễ bám dính trong vật liệu mềm

Freiburg, Đức | Đăng vào ngày 8 tháng 2024 năm XNUMX

Sanner cho biết: “Phát hiện của chúng tôi sẽ giúp kiểm soát đặc tính bám dính của vật liệu mềm thông qua độ nhám bề mặt một cách cụ thể”. “Chúng cũng sẽ cho phép phát triển các ứng dụng mới và cải tiến trong robot mềm hoặc công nghệ sản xuất trong tương lai, chẳng hạn như cho dụng cụ kẹp hoặc hệ thống định vị.”

Chuyển động nhảy đột ngột của cạnh tiếp điểm

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã đưa ra giả thuyết rằng sự tiêu tán năng lượng nhớt đàn hồi gây ra hiện tượng trễ bám dính trong chất rắn mềm. Nói cách khác, năng lượng bị mất đi do nhiệt trong vật liệu vì nó biến dạng trong chu trình tiếp xúc: Nó bị nén khi tiếp xúc và giãn nở trong quá trình giải phóng. Những tổn thất năng lượng đó chống lại sự chuyển động của bề mặt tiếp xúc, làm tăng lực dính trong quá trình tách. Lão hóa tiếp xúc, tức là sự hình thành các liên kết hóa học trên bề mặt tiếp xúc, cũng được cho là một nguyên nhân. Ở đây sự tiếp xúc tồn tại càng lâu thì độ bám dính càng lớn. “Các mô phỏng của chúng tôi cho thấy hiện tượng trễ quan sát được có thể được giải thích mà không cần đến các cơ chế tiêu tán năng lượng cụ thể này. Nguồn tiêu tán năng lượng duy nhất trong mô hình số của chúng tôi là chuyển động nhảy vọt đột ngột của cạnh tiếp điểm, gây ra bởi độ nhám,” Sanner nói.

Độ trễ bám dính được tính toán cho độ nhám bề mặt thực tế

Chuyển động nhảy đột ngột này có thể nhận biết rõ ràng trong mô phỏng của các nhà nghiên cứu Freiburg và trong các thí nghiệm bám dính của Đại học Akron. Kumar giải thích: “Sự thay đổi đột ngột ở bề mặt tiếp xúc đã được đề cập vào những năm 1990 như một nguyên nhân có thể gây ra hiện tượng trễ bám dính, nhưng công trình lý thuyết trước đây về vấn đề này chỉ giới hạn ở các đặc tính bề mặt được đơn giản hóa”. “Lần đầu tiên chúng tôi đã thành công trong việc tính toán độ trễ bám dính cho độ nhám bề mặt thực tế. Điều này dựa trên hiệu quả của mô hình số và đặc tính bề mặt cực kỳ chi tiết được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Pittsburgh,” Jacobs nói.

Giới thiệu về Nhóm xuất sắc livMatS

Tầm nhìn của Cụm Hệ thống Vật liệu Sống, Thích ứng và Tự chủ Năng lượng (livMatS) xuất sắc là kết hợp những gì tốt nhất của cả hai thế giới – thiên nhiên và công nghệ. livMatS phát triển hệ thống vật liệu sống động như thật lấy cảm hứng từ thiên nhiên. Các hệ thống này tự động thích ứng với môi trường, thu năng lượng sạch từ môi trường xung quanh và không nhạy cảm hoặc có khả năng phục hồi sau thiệt hại.

•GS. Tiến sĩ Lars Pastewka là Giáo sư Mô phỏng tại Khoa Kỹ thuật và là thành viên của Nhóm Hệ thống Vật liệu Sống, Thích ứng và Tự chủ Năng lượng Xuất sắc (livMatS) tại Đại học Freiburg kể từ năm 2017.
•Tiến sĩ Antoine Sanner đã hoàn thành bằng tiến sĩ tại Khoa Kỹ thuật Hệ thống Vi mô và trong Nhóm Xuất sắc livMatS.
•Nghiên cứu được tài trợ bởi Quỹ Nghiên cứu Đức (livMatS – EXC 2193), Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu (StG 757343), Quỹ Khoa học Quốc gia (DMR-2208464) và Viện Sức khỏe và An toàn Lao động Quốc gia (R21 OH012126).

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Isabelle Mittermeier
Đại học Freiburg

Văn phòng Đại học và Truyền thông Khoa học
Đại học Freiburg
ĐT: 0761 / 203-4302
e-mail:

Sonja Seidel
Cụm truyền thông khoa học xuất sắc livMatS
Đại học Freiburg
ĐT: 0761 / 203-95361

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: