自然弯曲体的动态黏附行为

作     者：周罗慧 魏泽峰 宋恒旭 郭早阳 梁旭东 Luohui Zhou;Zefeng Wei;Hengxu Song;Zaoyang Guo;Xudong Liang

作者机构：哈尔滨工业大学(深圳)理学院深圳518055 中国科学院力学研究所北京100190 

出 版 物：《科学通报》 (Chinese Science Bulletin)

年 卷 期：2024年第69卷第23期

页      面：3443-3453页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12322207) 中央高校基本科研业务费专项资金(HIT.OCEF.2022037) 非线性力学国家重点实验室开放基金资助 

主　　题：动态黏附 自相似解 匹配渐近展开法 卷曲运动 黏附强度 

摘      要：自然界中大量结构在卷曲变形时与外界环境产生动态黏附的相互作用,展现出与静态黏附不同的力学响应与现象.本研究以一种速度可调的自然弯曲体为基础,通过高速摄影实验深入分析了不同自然曲率的自然弯曲体在薄层黏附基底上高速运动的力学特性.结果表明,随着运动速度增加(1 m/s),黏附表面剥离强度减小.基于上述实验现象,本研究建立了自然弯曲体在黏附基底上定向高速运动的理论模型,采用匹配渐近展开法,并结合打靶法建立了基底动态黏附性能、自然弯曲体运动前沿速度以及自然曲率的联系,成功实现了对自然弯曲体高速运动的调控,揭示了软材料动态黏附性能与界面脱黏速度的关系.受汽车减速带的设计启发,制备了黏附-非黏附模式的基底,发现该模式基底存在黏附基底占比的临界特征尺寸,使得其与全黏附基底表现出相近的减速效果.这一研究为深入理解软材料动态黏附性能与开发新型黏附结构提供了力学基础.