薄膜材料黏附強(qiáng)度和溫度的線性關(guān)系研究獲進(jìn)展
以二維材料、細(xì)胞膜為代表的薄膜材料在生物醫(yī)藥、先進(jìn)材料以及工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。薄膜材料的黏附行為將影響它們的性能。日前，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所、華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)在相關(guān)研究中取得新進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)薄膜材料的黏附行為受到細(xì)胞膜表面形貌的影響，因此具有非常高的溫度敏感性。相關(guān)結(jié)果以The linear-dependence of adhesion strength and adhesion range on temperature in soft membranes 為題發(fā)表于《固體力學(xué)與物理雜志》（Journal of the Mechanics and Physics of Solids 132（2019）103697）。 B4kJ 7Pdny
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該團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子尺度模擬和理論分析，發(fā)現(xiàn)軟物質(zhì)薄膜與基體材料的黏附行為與溫度相關(guān)，這與傳統(tǒng)的力學(xué)理論有所差異。薄膜材料在垂直表面方向缺少束縛，因此表面存在褶皺。研究人員首先以二維材料石墨烯為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)當(dāng)薄膜與基底相互作用時(shí)，其表面波動(dòng)的幅值與溫度成正比，與基底作用強(qiáng)度的1/2次方成反比。這一表面形貌的變化，即為導(dǎo)致粘附行為改變的原因。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，薄膜與基底材料相互作用強(qiáng)度與溫度成線性關(guān)系。當(dāng)溫度升高時(shí)，表面波動(dòng)更為劇烈，薄膜與基底材料的粘附強(qiáng)度減弱，但相互作用范圍相應(yīng)增大，如圖所示。 cd3;uB4\,
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由于細(xì)胞膜的彎曲剛度與石墨烯近似并且對(duì)于細(xì)胞生命活動(dòng)有重要意義，因此研究人員以細(xì)胞膜為研究對(duì)象，對(duì)該結(jié)論進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膜的黏附行為依然受膜表面形貌的影響，表面的波動(dòng)擴(kuò)大了范德華力的作用范圍。這樣的結(jié)論對(duì)于理解細(xì)胞與外界環(huán)境相互作用的溫度敏感性有重要作用。 uk< JV*R=
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薄膜材料表面形貌與溫度、基底作用強(qiáng)度關(guān)系示意圖；薄膜的黏附行為與溫度的關(guān)系。 ;%V)lP
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