ANSYS的博客
2020年4月24日
粘合剂是如何工作的?粘性的科学
压敏胶带可以在各种情况下有用，从创作艺术品，密封包装拯救了阿波罗13号宇航员的生命．虽然这些产品无处不在，但我们中的许多人仍然想知道:粘合剂是如何工作的，是什么让东西有粘性?
事物粘附的条件背后的科学是迷人的。这就是为什么我们很多人在年轻的时候玩胶带、口香糖和胶水。
对于一些人来说，这种好奇心不断扩大，这可以从大量积极研究粘性来推动化学、生物医学和电子行业的发展中得到证明。
例如，阅读我们最近出版的自然研究科学报告:粗糙表面弹性粘接接触的二维有限元分析．
所以，基于这项研究，让我们一次性回答这个问题:为什么东西会黏?
粘合剂是如何工作的，为什么东西有粘性?我们很多人都想知道这一点。
粘合剂是如何工作的?
物体的粘性取决于其表面与其他表面亲密接触的能力。如果表面有足够的接触，它们的原子间作用力就会像魔术贴一样将表面粘合在一起。
为什么胶带的一端粘在盒子上，而另一端不粘在手上?
这是因为在胶带的一侧添加了一种柔韧的聚合物。
对于坚硬的材料，如金属，具有一纳米的表面粗糙度可以消除粘性的影响。更柔韧的材料，如橡胶和聚合物，只要表面粗糙度小于一微米，就可以保持粘性。
对于胶带，非常薄的一层高度柔韧的聚合物驻留在一边。它能使胶带与各种干燥表面紧密接触。这就解释了为什么尽管我们的手掌上有粗糙的隆起，胶带还是能粘在手上。
胶带的另一面，也就是没有柔软聚合物的一面，表现出的硬度无法克服我们手的粗糙度。因此，它不能形成亲密接触，保持不粘性。
工程师需要了解是什么让东西变得粘稠
为了更好地理解粘性背后的科学原理及其潜在好处，工程师们经常研究自然界中的物体和生物。
例如，壁虎蜥蜴已经进化出了脚底的填充物，可以粘在各种干燥的表面上。这使他们能够轻松地攀爬墙壁和玻璃窗格。
一些植物，比如莲花，已经进化出了表面纹理，可以最大限度地减少粘性(或润湿性)的影响。这使它们能够排斥水滴。
更好地理解这些现象有助于提高日常生活质量。例如，模仿莲花植物可以帮助工程师开发出防止水分和细菌生长的医用无菌表面。
此外，减少或增加粘性的研究可以帮助工程师开发更好的传感器、食品科学和制造技术。
通过研究自然界的粘性，工程师可以学习如何制造更好的产品。
如何模拟粘性
研究如何控制粘性的工程师需要复杂的计算模型，模拟导致表面相互粘附的原子间作用力。这些模型还必须能够准确地表示表面的纹理或轮廓，精确到纳米级。
花粉粘附在表面的扫描电子显微镜(SEM)图像。花粉有纹理的尖刺，使其能够粘附在昆虫的毛发上。
这些模拟可以产生使用高度非线性，和大模型的能力Ansys机械．然后，工程师可以利用用户可编程功能(upf)来定制系统的材料、负载和接口体，以研究物体是如何连接的。机械学能够在纳米尺度上模拟表面之间复杂的相互作用，具有大量的弹性不稳定性，使问题变得易于管理。
通过这些模拟，工程师可以通过控制以下参数来增强或减小表面粘附的影响:
- 表面配置文件
- 接口主体的遵从性
- 材料的选择
这有助于他们研究像粘滞和摩擦这样的现象，这是传感器和生物植入物发展中的一个共同挑战。
如果你还在想:为什么东西黏糊糊的?了解如何生成模型来测试自己的现象，请阅读我们最近的出版物自然研究科学报告:粗糙表面弹性粘接接触的二维有限元分析．
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