设计具有指定摩擦定律的超界面

许多设备（包括触摸屏和机械手）涉及摩擦接触。优化这些设备需要对界面摩擦定律进行精细控制。我们缺乏系统的方法来创建干接触界面，使其摩擦行为满足预设规范。我们提出了一种通用的表面设计策略，以制备具有预定义法向力与摩擦力关系的干粗糙界面。此类超界面通过将简化的表面形貌视为球形微凸体的集合，规避了摩擦学中常见的多尺度挑战。优化单个微凸体的高度可实现特定的摩擦定律目标。通过各种厘米级弹性体 - 玻璃超界面，我们展示了三种可实现的摩擦定律类型，包括具有指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与尺度和材料无关、无需化学处理的途径，通向节能且适应性强的智能界面。