具有表面能的生物薄膜球形压痕
材料科学
2018-10-29 v1
摘要
微/纳米压痕已被广泛用于测量生物细胞与组织的力学性质，但由于有限厚度与表面能的影响，直接应用经典 Hertz 接触模型会导致弹性模量高估。在这项工作中，我们考虑大变形与表面能，分析生物薄膜的球形压痕。生物薄膜的超弹性行为由 neo-Hookean 模型刻画，表面能的影响通过有限元模拟处理。基于量纲分析，获得了考虑薄膜厚度、大变形与表面能的载荷-深度关系的显式表达式，适用于粘接或非粘接薄膜。在特定载荷下，与线弹性 Hertz 解相比，考虑大变形增加了压入深度，而薄膜的有限厚度倾向于减小压入深度。更重要的是，表面能明显改变微/纳米压痕的载荷-深度关系，其减小压入深度并使薄膜看似更硬。这些结果为从压痕试验准确提取生物薄膜的力学性质提供了基本关系。
引用
@article{arxiv.1711.07764,
title = {Spherical indentation on biological films with surface energy},
author = {Yue Ding and Wei-Ke Yuan and Gang-Feng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.07764},
year = {2018}
}
备注
23 pages, 7 figures