黏附球面上的脱层：曲率诱导去湿与屈曲
软凝聚态物质
2023-03-22 v1 材料科学
摘要
日常经验证实黏附薄膜倾向于从刚性基底的球形区域上脱离——将创可贴贴在肘部或膝盖上时的微小困扰，在涂装与油漆工业中却是更为严重的问题。无论抗弯能力如何，此类现象的一个关键驱动因素是高斯绝妙定理(Theorema Egregium)，它意味着自然平坦的薄片若不加应变便无法贴合双曲表面，且该应变大小随曲面面积急剧增长。先前刻画曲率诱导脱层起始及其所产生复杂图案的尝试，均假设了一种去湿类机制，其中两种材料通过界面能形成接触的倾向被弹性能量惩罚所修正。我们表明该方法或可刻画中等可弯黏附薄片，但在定性上无法描述超薄膜的曲率诱导脱层——后者力学由其受微小压缩时屈曲的倾向所主导。结合力学与几何考量，我们引入了一个刻画曲率诱导脱层的最小模型，该模型考虑了两种基本屈曲构型：浅层"褶皱(rucks)"与局域化"折叠(folds)"。我们预测了曲率诱导脱层起始及涌现图案多种特征的非平凡标度律，其与实验观测吻合良好。除在可拉伸电子等前沿技术中掌控超薄黏附剂的使用外，我们的分析在向量化高度可弯固体对象上施加几何与力学约束时所涌现的多尺度形态复杂性方面，亦迈出重要一步。
引用
@article{arxiv.2207.07927,
title = {Delamination from an adhesive sphere: Curvature-induced dewetting versus buckling},
author = {Finn Box and Lucie Domino and Tiago Outerelo Corvo and Mokhtar Adda-Bedia and Vincent Démery and Dominic Vella and Benny Davidovitch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.07927},
year = {2023}
}
备注
File includes supplementary information appendix