وجد باحثون في ألمانيا والولايات المتحدة تفسيرًا جديدًا لسبب التصاق المواد الصلبة الناعمة بالأسطح بسهولة ولكن يصعب إزالتها. على الرغم من أن الخبراء افترضوا منذ فترة طويلة أن العمليات الكيميائية المختلفة والخصائص الخاصة بالمواد يمكن أن تلعب دورًا في ما يسمى بالتباطؤ اللاصق، فقد أظهر فريق من جامعات فرايبورج وبيتسبرغ وأكرون الآن أن خشونة السطح وحدها كافية لتفسير ذلك. . ووفقا للفريق، فإن هذا الاكتشاف يمكن أن يغير بشكل جذري الطريقة التي نفكر بها بشأن لزوجة المواد اللينة.
إذا وجدت أنه من السهل لصق شيء ما بشيء ما، ولكن يكاد يكون من المستحيل إزالته بمجرد التصاقه، فقد لاحظت وجود تباطؤ لاصق أثناء العمل. "أي مادة ناعمة ستظهر هذا التباطؤ عند إجراء الاتصال"، يوضح القائد المشارك للفريق لارس باستوكا، عالم فيزياء في قسم هندسة النظم الدقيقة في فرايبورغ. "يتم ربط الشريط اللاصق والملاحظات اللاصقة بسهولة ولكن من الصعب فصلها."
في عام 1966، طور العلماء الذين يسعون إلى تفسير هذا السلوك قاعدة عامة تسمى معيار دالكويست. ينص هذا المعيار على أنه إذا كانت المادة ناعمة جدًا - وهو ما يُترجم أحيانًا، كما يقول باستوكا، على أنه يتطلب معامل يونج أقل من 0.1 ميجاباسكال - فسوف "تترابط" عند دفعها للتلامس، وستحافظ على هذه "الرابطة" عند إطلاقها.
في الدراسة الجديدة، يقول باستوكا: "لقد أظهرنا أنه لا توجد "رابطة" حقيقية، ولكن تلك الخشونة تثبت خط الاتصال، مما يؤدي إلى تفسير فيزيائي لمعيار دالكويست".
تؤدي حالات عدم الاستقرار "الملتصقة بالانزلاق" إلى تبديد الطاقة
للوصول إلى هذا الاستنتاج، قام باستيوكا وزملاؤه في فرايبورج و ليفمجموعة ماتس للتميز نماذج متطورة تنسج معًا فروعًا مختلفة من الهندسة والفيزياء. تتضمن هذه الخيوط ميكانيكا التلامس والكسر القياسية بالإضافة إلى المزيد من الأبحاث المجردة حول الخطوط المرنة في الوسائط العشوائية (موضوع يقع ضمن فرع الفيزياء الذي يتعامل مع الأنظمة المعقدة). أظهرت نتائج هذه النماذج "قفزات" منفصلة تُعرف باسم عدم الاستقرار الانزلاقي، والتي تحدث عندما تتصل محيطات الأجسام المرنة ببعضها البعض.
تعمل حالات عدم الاستقرار الناتجة عن الانزلاق على تبديد الطاقة، وتؤدي إلى التباطؤ، ويقول باستوكا إن نظريته وفريق النمذجة في فرايبورج افترضوا أن بإمكانهم أيضًا لعب دور في الالتصاق. ويقول: "لتأكيد ذلك، طلبنا من زملائنا التجريبيين في أكرون التحقق من قياساتهم". "لقد رأوا أيضًا هذه القفزات."
فرضيات سابقة
اقترح العلماء سابقًا أن تباطؤ الالتصاق في المواد الصلبة الناعمة قد يكون ناجمًا عن تبديد الطاقة اللزجة المرنة - أي الطاقة المفقودة للحرارة عندما تتشوه المادة أثناء التلامس. إذا انضغطت المادة أثناء التلامس وتوسعت أثناء التحرير، فإن فقدان الطاقة هذا من شأنه أن يعيق حركة سطح التلامس، مما يزيد من قوة اللصق أثناء الانفصال.
وهناك تفسير آخر يتمحور حول عملية تسمى شيخوخة التلامس، والتي تتضمن تكوين روابط كيميائية على سطح التلامس. وفي ظل هذه الفرضية، كلما طالت فترة الاتصال، كلما كان الالتصاق أكبر.
على الرغم من أن كلا التفسيرين يبدوان معقولين من الناحية الفيزيائية، إلا أن عمليات المحاكاة التي أجريناها تظهر أن التباطؤ الملحوظ يمكن تفسيره بدون آليات تبديد الطاقة المحددة هذه، كما يقول. أنطوان سانر، باحث ما بعد الدكتوراه في فرايبورغ والذي قام بالجزء الأكبر من العمل النظري للدراسة. "المصدر الوحيد لتبديد الطاقة في نموذجنا العددي هو حركة القفز المفاجئة لحافة التلامس، والتي تحدث بسبب خشونة السطح."
تبسيط تصميم المواد اللاصقة
نظرًا لأن أنظمة المواد المصممة لتكون لزجة غالبًا ما تكون مصممة أيضًا لتكون لزجة مرنة، يقول باستوكا إن العمل الجديد قد يبسط تصميم المواد اللاصقة (القابلة للعكس). يمكن استخدام مثل هذه المواد اللاصقة في حركة الروبوتات الناعمة، حيث تكون هناك حاجة للتحكم في قدرة تحمل الحمولة للأطراف المتلامسة للروبوتات. وقد يكون التطبيق الآخر هو أنظمة الانتقاء والمكان لمصانع التصنيع، والتي تعتمد بشكل متزايد على الروبوتات الناعمة.
تجعل الفقاعات الضمادات أكثر لزوجة
تتأثر العمليات الموصوفة في هذه الدراسة أيضًا بالجسور المائية البينية، ويقول الباحثون إنهم يستكشفون الآن تأثير الماء على الالتصاق - خاصة في شكل التصاقات الشعرية. يقول باستوكا: "بما أن الماء موجود في كل مكان، أعتقد أن معظم المفاصل اللاصقة تتوسطها المياه إلى حد ما على الأقل". "وبالتالي قد نكون قادرين على بناء نماذج مماثلة (وحتى أبسط) للشعيرات الدموية في الواجهات البينية."
كل هذا يعد نتيجة مفاجئة إلى حد ما لمشروع بحثي، وفقًا لباستوكا، ركز في الأصل على الكهرباء الاحتكاكية - وهي الظاهرة التي تصبح بها الأسطح المتلامسة مع بعضها البعض مشحونة. يمكن استغلال هذا التأثير لتجميع الطاقة، ويرتبط أيضًا بالعمليات التي تشحن السحب أثناء العواصف الرعدية وينتج عنها البرق. يقول باستوكا: "لقد أظهرت الأبحاث السابقة أن الشحن يحدث في أنماط محددة على الواجهات، واعتقدنا أن ذلك قد يكون مرتبطًا بكيفية انفصال الواجهات". عالم الفيزياء. "ولهذا السبب قررنا أن ننظر في تفاصيل عمليات الانفصال ووجدنا عدم الاستقرار".
العمل مفصل في علم السلف.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://physicsworld.com/a/sticky-materials-un-stick-themselves-in-jumps/
