软物质切割：由韧性、摩擦和磨损控制的尺度关系

软固体的切割力学正因其在材料表征和其他应用方面的前景而受到快速关注。然而，对现象的完全理解仍有缺失，仍有若干问题未解。例如：我们如何直接可靠地从切割实验中测量韧性？刀锋的作用是什么？本文我们探讨了简单的问题，即线切割，其中刀锋仅由线半径定义。在有限元分析中，我们获得了线半径与稳态切割力单位样品厚度之间的简单尺度关系。若线半径小于转换长度，切割力独立于线半径；而更大的半径则产生线性力-半径相关性。对于小半径的最小切割力由裂解韧性给出，即沿裂纹平面断裂共价键所需的表面能。相反，力-半径斜率由材料的磨损剪切强度给出。在聚丙烯酰胺凝胶的切割实验中，我们发现剪切强度的大小接近材料的断裂工作，即在单向拉伸中断裂原质量样品所需的临界应变能密度。断裂工作表征了来自断裂过程区（FPZ）的增韧贡献，此增韧贡献加到裂解韧性上。我们的研究提供了两个重要信息，回答了上述问题：韧性可从线切割实验中估计，即沿力-半径线性相关性的截距处，这一点此前已探索。然而，我们发现，这仅估计了裂解韧性。此外，力-半径斜率与断裂工作相关联，给出了来自FPZ的耗能贡献的估计。