【科研摘要】
在软质材料的触觉工程中，图案化表面之间的摩擦滑动具有根本和实际的重要性。在诸如远程手术和软机器人等新兴应用中，固体表面之间的薄流体膜导致固体变形和流体耗散之间的多物理场耦合。
最近， 北卡罗来纳州立大学 Lilian C. Hsiao 教授 团队 报告了一个定律，该定律控制着图案化表面上的弹性流体动力润滑的峰值摩擦值。这些峰在平滑摩擦对中不存在，是由于润滑剂流中的长度刻度分离而出现的。 该框架是通过改变软摩擦对的几何形状，弹性和流体特性，并用三流变仪测量润滑摩擦来生成的。该模型可以正确预测生物启发的机器人指尖和人手指的弹性流体动力润滑摩擦。 它的广泛适用性可以为现实条件下的机械手或抓手的未来设计提供信息，并开辟了将摩擦编码为触觉信号的新方法。相关论文以题为 Elastohydrodynamic friction of robotic and human fingers on soft micropatterned substrates 发表在《 Nature Materials 》上。
图 1：平坦和有图案的软质材料的实验装置和Stribeck曲线。
图 2：带图案的表面上的EHL润滑膜厚度。
图 3：为图案化几何图形建模关键的EHL过渡。
图 4：过渡EHL摩擦系数的基于材料和几何的框架。
【总结】
该设计原理对三个不同系统的适用性开辟了许多机会，在这些机会中，可以使用软表面上的图案来改变润滑摩擦。 EHL摩擦取决于许多因素，例如润湿，表面几何形状，施加的压力和温度。基于特征明确的摩擦学系统，集成的，实验可访问的和完全分析的理论有很大的发展空间。 识别显着结构和材料特性的有效模型（例如此处介绍的模型）提供了可进一步扩展到不规则纹理和粗糙表面的基础。摩擦对的缩放行为扩展到人和机器人的手指，并阐明了在抓握和触觉探究图案化表面时影响摩擦的因素。 此信息是产品表面和柔软的机械手指的未来设计所需要 的，这些产品更适合在潮湿和肮脏的条件下抓握，并且可以帮助设计允许可变摩擦触摸屏重现真实表面的触觉特性的算法。对于需要在不同压力和速度下具有特定摩擦水平的医疗设备，该模型也具有广阔的前景。在物理科学领域， EHL摩擦在颗粒物的整体力学，食品和化妆品设计以及景观演变中都非常重要，因为它们具有相互滑动的可变形摩擦对。
参考文献 ： doi.org/10.6084/m9.figshare.14233238
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