北京大学戴兆贺课题组 Nano Lett.:“越硬越粘” - 纳米薄膜的多尺度粘附行为
2025-01-09 来源:高分子科技
当两个物体接触后,需要克服它们之间的粘附作用才能将其分开,分离过程中所需要的临界力这也被称为分离力或脱粘力。对于薄膜材料而言,粘附作用引起的分离力十分重要,这是因为薄膜具有较高的柔性和较大的比表面积。其实,薄膜体系在自然界和工程应用中的功能实现与对其分离力的有效控制密切相关。相关场景包括:在用胶带封闭伤口、薄膜基柔性电子器件的生产、在微机电系统中防止粘连,或者在细胞吸收靶向纳米药物颗粒等,薄膜的粘附作用或分离力都起着至关重要的作用。得益于高精度仪器的快速发展,人们可以轻易的测量从微米到亚纳米级厚度(包括高分子膜、细胞膜、原子层等)薄膜的分离力都,但目前缺乏对薄膜体系粘附力学和接触力学的理论理解,导致现有实验难以根据测量的分离力来解读背后物理参数。
近期,北京大学工学院戴兆贺研究员团队及其合作者通过研究微球从最薄的薄膜-石墨烯进行分离的过程,发现随着薄膜张力的增大,所需要的分离力也会增加(图1)。这一现象与日常生活感知和宏观薄膜粘附分离力测试结果相矛盾(图2)。具体而言,生活经验可能会让我们错误的感知手指更容易与张紧的胶带分离,而针对宏观PDMS薄膜的测试表面分离力并不依赖于薄膜张力。
图1. 对拉伸石墨烯进行分离力测量,揭示了微观尺度上,分离力的薄膜张力依赖性。
图2. 宏观黏附测试表明分离力不具有薄膜张力依赖性
图3. 弹性纳米薄膜中“越硬越粘”行为的物理机制。
图4. 弹性纳米薄膜中的宏、微观粘附行为的转变。
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c05309?articleRef=control
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(责任编辑:xu)
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