论弹毛细脊的奇异性

软界面的功能对生物学和表面科学中的许多应用至关重要。近期研究利用液滴探测弹性体网络的表面力学。实验暗示了一种复杂的表面弹性，即 Shuttleworth 效应，其中表面张力并非恒定，而是依赖于基底变形。然而，由于恰好在液滴拉拽网络处诱发的奇异弹性变形，相关解释一直存在争议。本文揭示了具有不同界面能本构关系的超弹性基底上弹毛细奇点的性质。首先，我们利用目标自适应有限元模拟精细解析了该奇点附近区域。这证实了此前有争议的 Neumann 接触角定律在弹性大变形下的普遍有效性。随后，我们推导了描述该奇点的非线性弹性精确解。这些解与数值结果完全吻合，并表明实验先前测得的接触线处的拉伸一致指向强烈的 Shuttleworth 效应。最后，利用 Noether 定理，我们提供了润湿滞后与类 Eshelby 力之间的定量联系，从而给出了存在 Shuttleworth 效应时软润湿的完整框架。