无限寿命设计包括触摸屏和机械手在内的许多设备,都涉及摩擦接触。优化这些设备,需要精细调控界面的摩擦定律。不过,依然缺少系统的方法,创建摩擦行为满足预设规范的干接触界面。
今日,法国 里昂大学(Université de Lyon)Antoine Aymard,Julien Scheibert等,在Science上发文,提出了一种通用的表面设计策略,制备干燥粗糙的界面,该界面在法向力和摩擦力之间具有预定义的关系。
通过将简化的表面形貌视为球形微凸体的集合,这种超界面metainterfaces绕过了摩擦学中常见的多尺度挑战。优化单个微凸体的高度,使得特定的摩擦定律成为目标。
通过各种厘米尺度的弹性体-玻璃界面,说明了三种类型的可实现的摩擦定律,包括具有特定摩擦系数的线性定律和不寻常的非线性定律。这种设计策略代表了一种独立于尺寸和材料、无化学物质的节能和适应性智能界面的途径。
摩擦是普遍存在的,但令人惊讶的是,在许多应用中,除了试错法之外,很难确定摩擦。该项研究,开发了一种提前设计摩擦关系的通用策略,这需要了解称为微凸体asperities的单个凸点的行为,然后对这些凸点组如何影响摩擦进行建模。还提供了几个调整模型系统中摩擦响应的例子。该项策略,可广泛适用于不同的材料组合和尺寸。
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