分子吸附诱导水凝胶摩擦界面的法向应力
软凝聚态物质
2024-12-10 v1
摘要
在低速度条件下进行了水凝胶薄膜相对于刚性球体的摩擦实验，此时滑动界面的分子吸附通过Schallamach最初提出的吸附-拉伸-脱附机制设定了摩擦力。通过从球体压入水凝胶的初始压痕步骤到稳态滑动的仔细成像，我们首次证明了这种相同的吸附机制也会产生将球体进一步拉入水凝胶的法向力。在多种化学修饰的二氧化硅球体上、在三个数量级的速度和不同的法向载荷下观察到了这种切向-法向耦合，从而证明了其鲁棒性。额外法向力和摩擦力-速度关系相对于法向载荷的定量测量可以在基于分子键热激活的理论模型中得到合理解释。为此，我们考虑了滑动界面的有限非零厚度，在该界面上分子吸附和拉伸事件产生面外力，负责摩擦和法向拉入。
引用
@article{arxiv.2412.06363,
title = {Molecular adsorption induces normal stresses at frictional interfaces of hydrogels},
author = {Lola Ciapa and Yvette Tran and Christian Frétigny and Antoine Chateauminois and Emilie Verneuil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2412.06363},
year = {2024}
}