粘弹性宽带材料中黏性增韧及裂纹过程区对速率依赖性黏附放大贡献

考察了刚性赫兹 indenter 与黏弹性宽带基底之间的接触。该材料行为由修正的幂律模型描述，仅由四个参数决定：玻璃态和橡胶态弹性模量、特征指数 n 以及特征时间尺度 ${\tau}_0$。研究在不同卸载速度、预压以及变更黏弹性材料光谱宽广度下，刚性 indenter 从松弛的黏弹性半空间中卸载时可达的最大附着力。本文基于边界元方法的数值实现，对完成卸载的最小接触半径进行了系统分析，以确定在特定卸载速率和不同材料指数 n 下，拉离力最大放大所需的最小接触半径。数值结果随后与 Persson 和 Brener 黏弹性裂纹扩张理论的预测进行比较，结果表明二者具有良好的一致性。然而，与玻璃镜 indenter 作用于 PDMS 基底的实验测试结果比较发现，仅当卸载速率约为 100 \textrm{ \mu}m/s 时，线性理论才能拟合实验数据，这表明裂纹过程区的速率依赖性能量增强贡献与bulk 损耗贡献的大小相当。最后在最新文献结果的背景下，讨论了当前用于描述黏弹性黏附的数值模型和理论模型的局限性。