轴对称双材料粘合剂剥离强度的理论极限
软凝聚态物质
2021-04-12 v3
摘要
干式粘合剂依赖于短程分子间键合，因此需要低弹性模量以贴合被粘材料的表面粗糙度。然而，在外部载荷下，软粘合剂会累积应变能，其释放会驱动界面缺陷的扩展并引发剥离。理想的粘合剂应是柔软但刚性的。这一矛盾要求的解决方案是采用具有软尖端（用于表面贴合）和刚性背衬（用于减少应变能释放，从而提升粘合强度）的双材料粘合剂。这种设计方案在自然界多种物种中广泛存在。然而，这类粘合剂的剥离机制尚不清楚，其粘合强度的定量分析仍然缺失。基于线弹性断裂力学，我们分析了轴对称双材料粘合剂的强度。我们观察到两种主要剥离机制，即（i）中心裂纹扩展与（ii）边缘裂纹扩展。若软尖端足够薄，机制（i）占主导并提供稳定的裂纹扩展，从而增韧界面。我们最终给出了这类粘合剂的最大理论强度，获得了与裂纹尺寸无关的剥离应力的闭式估计，使界面具有缺陷容忍性。
引用
@article{arxiv.2102.11324,
title = {Theoretical limits in detachment strength for axisymmetric bi-material adhesives},
author = {Farid Hoseynian Benvidi and Mattia Bacca},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.11324},
year = {2021}
}