Недостающее звено между мягкое сцепление с поверхностью и шероховатостью поверхности

Шины захвата дороги. Нескользящая обувь для предотвращения падений. Руку взяв в руки перо. Гекко восхождение на стену.

Все эти вещи зависят от мягкой поверхности, придерживаясь и освобождение от твердой поверхности, в общем еще не до конца изученный взаимодействия. Новое исследование, опубликованное в Трудах Национальной академии наук (PNAS) находит недостающее звено между мягкой поверхностной адгезии и шероховатости твердой поверхности это не коснется. В статье, «связывая потери энергии в мягкое прилипание к поверхности шероховатость,» было опубликовано в Трудах Национальной академии наук и был в соавторстве с Siddhesh Далви Абхиджит Гуджарати, Subarna Р. Ханал, Ларс Pastewka, Али Dhinojwala, и Тевис Д. Б. Джейкобс.

Доктор Джейкобс, доцент кафедры машиностроения и материаловедения в Университете Питтсбурга Свонсон инженерная школа, и д-р Dhinojwala, промежуточный декан и Х. А. Мортон профессор кафедры полимерной науки в университете Акрона колледж науки о полимерах и полимерных инженерия используется в местах микроскопических измерений размер контакта для разблокировки фундаментальной физики, как шероховатость влияет мягкого материала адгезии.

«Геккон бежит по вертикальной стене-это отличный пример того, как природа разработала решение придерживаться неровных поверхностях», — говорит Dhinojwala. «Ключ к достижению этой адгезию на неровной поверхности молекулярного контакта. Мягкий материал может соответствовать неровных поверхностях и создают молекулярный контакт необходимо придерживаться хорошо. Нам необходимо фундаментальное понимание параметров, которые контролируют прилегание к неровной поверхности и лежащей в ее основе физики».

Есть две разные части процесса: что происходит, когда вы загрузите контакт и что происходит, когда вы отделяете его.

Предыдущие теории были предложены, как шероховатость влияет на первую половину процесса, но не предлагают никакой проницательности во вторую половину. Эта проблема называется «прилипание гистерезиса», т. е. мягкий поверхностный контакт ведет себя по-разному, так как она сталкивается с шероховатой поверхностью, а не когда отстранился. Один способ думать о гистерезис адгезии является небольшой резиновый мяч. Нажав на мяч вниз о твердую поверхность увеличивает площадь контакта; отпускание приведет область к психиатру, но не предсказуемой, симметричным образом. Это открытие знаменует собой первую модель из грубой адгезии, что может прогнозировать.

Ключ к этим фундаментальным открытием-это внимательно посмотреть на неровной поверхности себя … очень, очень близко.

«Люди были изломанности за сто лет, но обычными методами не можем видеть маленькую деталь», — говорит Джейкобс. «У нас увеличено, комбинируя несколько методов для измерения шероховатости поверх шероховатости на шероховатость. Текстура идет в атомном масштабе для многих поверхностей».

Группа разработала новый подход, используя электронный микроскоп для измерения шероховатости ниже маштаб нанометра. Одна из поверхностей в данном исследовании оказались гораздо мягче, чем два других, когда измерено с помощью традиционных методов, однако, при измерении вплоть до атомного масштаба, это оказалось грубейшим всех. Это мелкие шероховатости создали гораздо больше площадь поверхности для мягкого материала для захвата. Детальное понимание неровной поверхности был самым недостающим звеном, которое объясняется прогнозируемым поведением прилипания поверхностей.

«Наши исследования ответили на важный вопрос, но в другом смысле, он открыл новую линию расследования», — говорит Джейкобс. «Есть много интересных вопросов о том, что это действительно означает для поверхностей ‘в Контакте’ и как связать то, что происходит в атомных масштабах, что мы и наблюдаем в полный размер, реальные контакты. И мы рады продолжать отвечать на них».

сделать разницу: спонсорские возможности