Meso-scale dislocations and friction of shape-complementary soft interfaces
Meso-scale dislocations and friction of shape-complementary soft interfaces
复制标题
形状互补软界面的细观尺度位错和摩擦
DOI：
10.1098/rsif.2020.0940
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发表时间：
2021
影响因子：
3.9
通讯作者：
Jagota, Anand
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
He, Zhenping;Liu, Zezhou;Li, Meng;Hui, Chung-Yuen;Jagota, Anand
具有互补形状图案的两个表面之间的界面通过自发地产生位错阵列来适应相对取向失配和晶格失配。在这里，我们证明了这种界面的相对滑动是通过位错在界面上的滑动来完成的。一个例外情况是晶格在样品维度上完全匹配，在这种情况下，滑动伴随着边缘成核缺陷的运动。这些都是晶体界面之间分子滑动摩擦机制的介观模拟。位错，除了与它们的Burgers矢量相关的长程弹性能外，还引起显著的面外膨胀，这支撑着界面的局部打开。因此，滑动摩擦强烈依赖于压力；它还取决于图案的相对方向。与对照相比，滑动摩擦可以大大增强，这表明形状互补的界面可以被设计成在软固体中强烈增强与压力和取向相关的摩擦特性。
The interface between two surfaces patterned with complementary shapes such as arrays of ridge–channel structures or pillars accommodates relative misorientation and lattice mismatch by spontaneous production of dislocation arrays. Here, we show that the relative sliding of such an interface is accomplished by dislocation glide on the interfacial plane. An exception is the singular case where the lattices are perfectly matched across the sample dimension, in which case sliding is accompanied by motion of edge-nucleated defects. These are meso-scale analogues of molecular sliding friction mechanisms between crystalline interfaces. The dislocations, in addition to the long-range elastic energy associated with their Burgers vectors, also cause significant out-of-plane dilation, which props open the interface locally. For this reason, the sliding friction is strongly pressure dependent; it also depends on the relative orientation of the patterns. Sliding friction can be strongly enhanced compared with a control, showing that shape-complementary interfaces can be engineered for strongly enhanced pressure- and orientation-dependent frictional properties in soft solids.
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