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合肥工業大學在粗糙表麵接觸力學領域取得新突破
近日，合肥工業大學機械工程學院徐洋研究員在粗糙表麵接觸力學領域取得新突破，相關研究成果《An asperity-based statistical model for the adhesive friction of elastic nominally flat rough contact interfaces》在國際著名固體力學期刊《Journal of the Mechanics and Physics of Solids》上發表。
圖1
2018年，Sahli等(Sahli et al., PNAS. 2018, 115: 471–476)精準測量了一個用軟物質(PDMS)製作的粗糙表麵與一塊剛性玻璃之間的實際接觸麵積隨摩擦力的變化趨勢，首次發現當兩個接觸麵在切向方向上發生整體滑移前，實際接觸麵積隨摩擦力的增大而呈拋物線遞減，實驗結果如圖2實線所示。
圖2.實際接觸麵積隨摩擦力增大呈拋物線遞減
虛線：統計學模型；實線：實驗數據
本次研究提出了一種基於微凸體接觸的粗糙表麵（如圖3所示）統計學接觸模型，重現了Sahli等實驗中軟物質粗糙表麵與剛性玻璃之間的實際接觸麵積隨摩擦力的變化趨勢（如圖2所示），揭示了處於粘滯和滑移狀態下的實際接觸麵積的此消彼長是造成軟物質總的實際接觸麵積隨摩擦力遞減的主要原因，提出了軟物質粗糙表麵最大靜摩擦力並不是材料固有特性，而是由接觸界麵特性，如粘附能、最大剪切應力等和界麵幾何輪廓共同決定的這一重要論斷。該統計學接觸模型為可穿戴觸感VR設備、地震、摩擦納米發電機等研究領域中的粗糙表麵間摩擦力建模提供了新的理論工具。
圖3.粗糙表麵接觸示意圖
合肥工業大學（第一完成單位）徐洋研究員為該論文第一作者，徐洋研究員與格拉斯哥大學Daniel Mulvihill副教授為該論文的共同通訊作者，法國國家科學研究中心Julien Scheibert研究員與格拉斯哥大學Nikolaj Gadegaard教授共同參與了該研究工作。本次研究獲得了合肥工業大學“黃山學者”優秀青年啟動資金、利華休姆信托基金、國家自然基金青年基金項目的資助。
（來源：合肥工業大學）
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