Almanya ve ABD'deki araştırmacılar, yumuşak katıların yüzeylere neden kolayca yapıştığını ancak çıkarılmasının zor olduğunu açıklayan yeni bir açıklama buldular. Uzmanlar uzun süredir çeşitli kimyasal süreçlerin ve malzemeye özgü özelliklerin bu sözde yapışkan histerezide rol oynayabileceğini öne sürmüş olsa da, Freiburg, Pittsburgh ve Akron üniversitelerinden bir ekip artık yüzey pürüzlülüğünün tek başına bu durumu açıklamak için yeterli olduğunu gösterdi. . Ekibe göre bu bulgu, yumuşak malzemelerin yapışkanlığı hakkındaki düşüncelerimizi temelden değiştirebilir.
Bir nesneyi bir şeye yapıştırmanın kolay olduğunu, ancak yapıştıktan sonra onu çıkarmanın neredeyse imkansız olduğunu gördüyseniz, yapışkan histerezinin eylem halinde olduğunu gözlemlediniz. Ekip eş lideri, "Herhangi bir yumuşak malzeme, temas sırasında bu histerezi gösterecektir" diye açıklıyor Lars Pastewka, bir fizikçi Freiburg mikrosistem mühendisliği bölümü. "Soteli bant ve yapışkan notlar kolaylıkla takılır ancak çıkarılması zordur."
1966'da bu davranışı açıklamaya çalışan bilim insanları, Dahlquist kriteri adı verilen bir temel kural geliştirdiler. Bu kriter, eğer bir malzeme çok yumuşaksa (Pastewka'nın söylediğine göre bazen Young modülünün 0.1 MPa'dan daha az olması gerektiği şeklinde tercüme edilir) temas ettirildiğinde "bağlanacağını" ve serbest bırakıldığında da bu "bağ"ı koruyacağını belirtmektedir.
Yeni çalışmada Pastewka şunları söylüyor: "Gerçek bir 'bağ' olmadığını ancak pürüzlülüğün temas hattını sabitlediğini ve Dahlquist kriteri için fiziksel bir açıklama sağladığını gösterdik."
“Yapışma-kayma” dengesizlikleri enerjiyi tüketir
Bu sonuca ulaşmak için Pastewka ve Freiburg'daki meslektaşları ve livMatS Mükemmeliyet Kümesi farklı mühendislik ve fizik dallarını bir araya getiren modeller geliştirdi. Bu bölümler, standart temas ve kırılma mekaniğinin yanı sıra rastgele ortamdaki elastik çizgiler (karmaşık sistemlerle ilgilenen fizik dalında yer alan bir konu) üzerine daha soyut araştırmaları içerir. Bu modellerin sonuçları, elastik cisimlerin çevreleri birbiriyle temas ettiğinde meydana gelen, yapışma-kayma kararsızlıkları olarak bilinen ayrı "sıçramaları" gösterdi.
Bu yapışma-kayma kararsızlıkları enerjiyi dağıtıyor ve histeriye yol açıyor ve Pastewka, Freiburg'daki teorisinin ve modelleme grubunun bunların yapışmada da rol oynayabileceğini varsaydığını söylüyor. "Bunu doğrulamak için Akron'daki deneysel meslektaşlarımızdan ölçümlerini kontrol etmelerini istedik" diyor. “Onlar da bu sıçramaları gördüler.”
Geçmiş hipotezler
Bilim adamları daha önce yumuşak katılardaki yapışma histerezisinin viskoelastik enerjinin, yani bir malzeme temas sırasında deforme olduğunda ısı nedeniyle kaybedilen enerjinin dağılmasından kaynaklanabileceğini öne sürmüştü. Bir malzeme temas sırasında sıkışırsa ve serbest kalma sırasında genişlerse, bu enerji kayıpları temas yüzeyinin hareketini engelleyecek ve ayrılma sırasında yapışma kuvvetini artıracaktır.
Başka bir açıklama, temas yüzeyinde kimyasal bağların oluşumunu içeren, temas yaşlanması adı verilen bir sürece odaklanıyordu. Bu hipoteze göre, temas ne kadar uzun sürerse yapışma da o kadar büyük olacaktır.
Her iki açıklama da fiziksel olarak makul görünse de, "Simülasyonlarımız, gözlemlenen histerezisin bu spesifik enerji dağıtma mekanizmaları olmadan açıklanabileceğini gösteriyor" diyor. Antoine SannerFreiburg'da çalışmanın teorik çalışmasının büyük kısmını yapan doktora sonrası araştırmacı. "Sayısal modelimizde enerji kaybının tek kaynağı, yüzeyin pürüzlülüğünden kaynaklanan temas kenarının ani sıçrama hareketidir."
Yapıştırıcıların tasarımını basitleştirme
Yapışkan olacak şekilde tasarlanan malzeme sistemleri sıklıkla viskoelastik olacak şekilde de tasarlandığından Pastewka, yeni çalışmanın (geri dönüşümlü) yapıştırıcıların tasarımını basitleştirebileceğini söylüyor. Bu tür yapıştırıcılar, robotların temas eden uzuvlarının yük taşıma kapasitesinin kontrol edilmesinin gerekli olduğu yumuşak robotların hareketinde kullanılabilir. Başka bir uygulama, giderek daha fazla yumuşak robot teknolojisine dayanan üretim tesisleri için al ve yerleştir sistemleri olabilir.
Baloncuklar bandajları daha yapışkan hale getirir
Bu çalışmada açıklanan süreçler aynı zamanda arayüzeydeki su köprülerinden de etkileniyor ve araştırmacılar artık suyun özellikle kılcal yapışmalar şeklindeki yapışma üzerindeki etkisini araştırdıklarını söylüyor. Pastewka, "Su her yerde mevcut olduğundan, çoğu yapışkan bağlantının en azından belirli bir dereceye kadar su aracılığıyla gerçekleştiğine inanıyorum" diyor. "Bu nedenle arayüzlerdeki kılcal damarlar için benzer (ve hatta daha basit) modeller oluşturabiliriz."
Tüm bunlar, Pastewka'ya göre başlangıçta triboelektrikliğe (birbirleriyle temas halindeki yüzeylerin yüklendiği fenomen) odaklanan bir araştırma projesi için biraz şaşırtıcı bir sonuç. Bu etki enerji hasadı için kullanılabilir ve aynı zamanda fırtınalar sırasında bulutları yükleyen ve yıldırım üreten süreçlerle de ilgilidir. Pastewka, "Önceki araştırmalar, yükün arayüzlerde belirli kalıplarda oluştuğunu gösterdi ve bunun arayüzlerin nasıl ayrıldığıyla ilgili olabileceğini düşündük" diyor. Fizik dünyası. "Bu nedenle ayrılma süreçlerinin ayrıntılarına bakmaya karar verdik ve yapışma-kayma dengesizliklerini bulduk."
İş detaylandırılmıştır Bilim Gelişmeler.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/sticky-materials-un-stick-themselves-in-jumps/
