On roughness-induced adhesion enhancement
虽然由于粗糙度引起的粘附力降低并不令人惊讶，但粗糙度引起的粘附力仍然是一个谜，直到最近Guduru和同事们已经展示了一种非常令人信服的机制来解释具有同心单尺度波度的球体中强度和韧性的增加。Kesari和他的同事后来证明了Guduru解的一些非常优雅方便的渐近展开式。这种增强非常高，事实上，使用Kesari的解决方案，这里表明它唯一地依赖于正弦接触粘附的约翰逊参数。然而，与直觉相反，它会导致无界增强的条件下，约翰逊参数是非常低的大粗糙度。Guduru假设，这种增强应该发生在足够大的压力已经施加到任何球形接触。此外，虽然增强仅限于具有高粘附力的大型软材料的JKR制度，但发现光滑球体的DMT极限。然而，对于硬质材料，即使是光滑固体的DMT极限也很难观察到，这表明还没有很好地理解粘附力的降低。简单连通区域的假设的局限性在这里进一步讨论，和一个众所周知的模型，硬颗粒接触粗糙的平面由于Rumpf被用来表明，在无界增加的范围内预测，数量级减少，而不是预期刚性固体。我们认为，Guduru的模型可能接近一个上限的粗糙体的粘附，而Rumpf-Rabinovich模型可能接近一个下限。
2016-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Hard-material Adhesion: Which Scales of Roughness Matter?
表面形貌强烈地改变硬材料接触的粘附性，然而真实表面的粗糙度通常存在于许多长度尺度上。这项研究的目的是确定哪些尺度的地形有最强的影响，宏观粘附。附着力测量技术相关的金刚石涂层的不同粗糙度使用球形红宝石探针，是足够大的（$0.5$ -mm直径）采样所有长度尺度的地形。对于每种材料，进行了多次$2000$拔出力测量，以研究粘附的大小和统计分布。使用球接触模型，测量了粗糙度相关的粘附功的有效值，范围从$0.08$到$7.15$ mJ/m $^2$跨越四个表面。使用数值分析更准确地拟合数据，其中在所有接触表面的AFM测量的形貌上整合相互作用势。这些计算表明，考虑材料中的纳米级塑性对于测量的良好定量拟合至关重要，并且在测试后用探针的AFM测量证实了这种塑性的存在。该分析能够提取几何无关的材料参数;确定红宝石和金刚石之间的粘附的本征功为$46.3$ mJ/m $^2$。粘附的范围是$5.6$ nm，这是比通常假设的原子相互作用，但与其他最近的调查。最后，对相同的表面重复进行数值分析，但这次包括或过滤了不同长度尺度的粗糙度。结果表明，$43$ nm和$1.8$ nm之间的横向尺寸的长度尺度的临界带，其对这些硬的粗糙接触的总粘附力具有最强的影响。
2021-08-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Lateral diffusion of receptor-ligand bonds in membrane adhesion zones: Effect of thermal membrane roughness
细胞的粘附是由膜受体介导的，所述膜受体结合到并列细胞膜中的互补配体。通常认为，膜-膜粘附区中的移动受体-配体键的侧向扩散比未结合的受体和配体的扩散慢。我们发现，这种放缓不仅是由结合的受体-配体复合物的较大尺寸，但也由膜形状的热波动。我们将两个粘附的膜模拟为通过受体-配体键固定在一起的弹性片，并使用蒙特卡罗模拟研究键的扩散。在我们的模型中，波动减少键扩散常数在平面膜中的一个因素接近2的生物相关制度的小键浓度。
2007-03-19 cond-mat.soft
Disentangling the roles of roughness, friction and adhesion in discontinuous shear thickening by means of thermo-responsive particles
胶体或颗粒状颗粒的稠密悬浮液可以显示出明显的非牛顿行为，例如不连续剪切增稠（DST）和剪切堵塞（SJ）。颗粒表面粗糙度和粘附力的重要贡献证实了应力激活接触可以在这些现象中发挥关键作用。通过采用由响应性聚合物涂覆的微粒系统，允许摩擦、粘附和表面粗糙度作为温度的函数被选择性地和独立地调谐，我们提供了一种解开这些贡献的方法。我们发现，DST发生在较低的剪切速率时，颗粒之间的摩擦力和粘附力在高温下增强。此外，温度响应性聚合物在低温下提供润滑性，这可以掩盖表面粗糙度。通过侧向力显微镜，揭示了流变学相关的接触条件的性质，阐明了单颗粒性能和宏观流变学之间的联系。剪切过程中的原位温度调节允许修改接触条件，并根据需要打开和关闭DST。这些发现加强了我们对影响DST的微观参数的理解，并为智能非牛顿流体的设计确定了新的途径。
2020-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Two comments on adhesion
粘附悖论是指观察到，对于大多数固体物体，当它们脱离分子接触状态时，没有粘附力可以检测到。粘附悖论的结果从表面粗糙度，我们目前的实验和理论结果表明，粘附在大多数情况下是“杀死”的最长波长的粗糙度。进行了人手指和清洁玻璃板之间的粘附实验，并且对于干燥手指，没有发生宏观粘附。我们认为，所观察到的接触面积随着剪切力的增加而减少，这是由于非粘性手指玻璃接触力学，涉及复杂的层状材料的大变形。
2020-07-06 cond-mat.soft
Crack-front model for adhesion of soft elastic spheres with chemical heterogeneity
粘附滞后可由表面粗糙度或化学不均匀性引发的弹性不稳定性引起。然而，这些不稳定性在粘附滞后的作用仍然知之甚少，因为我们缺乏理论和数值模型占现实的粗糙度。我们的工作重点是低粗糙度或弱异质性的软弹性球的粘附，压痕过程可以描述为一个近似圆形的外部裂纹的格里菲斯式传播。我们讨论了如何描述接触的领域与化学异质性，导致波动的本地工作的粘附。我们引入了一个变分的一阶裂纹扰动模型，并验证我们的方法使用边界元模拟。裂纹扰动模型忠实地预测接触形状和滞后力穿透曲线，只要接触周长保持接近一个圆，接触区域是简单连接的。计算上，裂纹扰动模型是数量级更有效的比相应的边界元制剂，允许现实的异质性领域。此外，我们的裂纹前制定澄清连接的粘附滞后的经典理论钉扎的弹性线。
2021-08-15 cond-mat.soft
Segregation of receptor-ligand complexes in cell adhesion zones: Phase diagrams and role of thermal membrane roughness
免疫细胞的粘附区，即“免疫突触”，具有受体-配体复合物的特征结构域。结构域的形成可能是由受体-配体复合物的长度差异引起的，并且已经在T细胞粘附到具有锚定配体的支撑膜的实验中进行了研究。对于具有结合细胞膜中受体TCR和LFA 1的两种类型的锚定配体MHCp和ICAM 1的支撑膜，已经观察到在宽范围的配体浓度和亲和力下细胞粘附区中TCR-MHCp和LFA 1-ICAM 1复合物的结构域的共存。对于支持膜与长和短的配体结合到相同的细胞受体CD 2，相反，域共存已观察到一个相当窄的配体浓度比。在这篇文章中，我们确定了详细的相图细胞粘附支持膜与细胞粘附的物理模型。我们发现了一个特性的差异之间的粘附场景中，两种类型的配体在支持膜结合（i）相同的细胞受体或（ii）两种不同的细胞受体，这有助于解释实验观察。我们的相图完全包括纳米尺度上的细胞膜的热形状波动，这导致域形成的临界点和受体和配体的合作结合。
2010-07-22 cond-mat.soft q-bio.SC
Interstitial flows regulate collective cell migration heterogeneity through adhesion
已知癌细胞的迁移行为是异质的。然而，在肿瘤转移过程中，粘附相互作用、动态形状变化和流体流动在调节细胞迁移异质性和可塑性方面的相互作用仍然是难以捉摸的。为了进一步定量了解细胞运动和形态，我们发展了一个理论，使用随机量化方法，描述了生物物理线索在调节不同的细胞运动的作用。我们发现，时间依赖性粘附相互作用的累积效应，确定由于肌动蛋白重塑的结构重排和自生力，决定了间充质表型的超扩散运动在没有流量。间质流调节细胞运动表型，并通过粘附相互作用促进变形虫运动超过间质运动。细胞表现出集体迁移的动力学减慢，超扩散程度降低。间充质细胞比变形虫细胞更持久和扩散。我们的研究结果表明，间质流通过粘附诱导癌细胞定向运动的机制，并提供了急需的洞察到最近的实验观察有关乳腺癌细胞的不同运动。
2019-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.CB
Angle-independent optimal adhesion in plane peeling of thin elastic films at large surface roughnesses
弹性薄膜从基体上的剥离是力学中的经典问题。然而，迄今为止，关于该主题的许多研究都集中在从具有平坦表面的基板上剥离。本文研究了从具有周期性表面起伏的刚性基底上剥离弹性薄膜的问题。我们允许膜的分离部分与基底之间的接触。我们给出了分析结果，用于计算的平衡力给定的真实剥离角，这是在分离的部分膜离开基板的角度。当没有接触时，我们提出了明确的结果，用于计算从衬底的轮廓的真实剥离角和用于确定平衡状态的稳定性仅从衬底的表面曲率。一般的结果，我们得出的情况下，涉及接触，使我们能够探索制度的剥离在大表面粗糙度。我们的分析表明，这种制度的剥离力可以成为独立的剥离方向粗糙化的表面。该结果与在平坦表面上剥离的结果形成鲜明对比，在平坦表面上剥离力强烈地取决于剥离方向。我们的分析还表明，在大粗糙度制度的剥离力达到其理论上限，而不管基板的表面轮廓的其他细节。
2020-04-16 cond-mat.soft physics.app-ph
Interplay between cortical adhesion and membrane bending regulates microparticle formation
本研究构建生物物理模型，揭示膜-皮层连接是微粒形成的关键，其力学参数与磷脂酰丝氨酸翻转动力学共同决定质膜向外出芽的力学相空间。
2024-02-11 cond-mat.soft
Dual Role of Cell-Cell Adhesion In Tumor Suppression and Proliferation Due to Collective Mechanosensing
众所周知，机械相互作用将细胞与其邻居耦合，从而实现反馈回路来调节组织生长。然而，细胞间粘附强度、局部细胞密度和调节细胞增殖的力波动之间的相互作用知之甚少。在这里，我们表明，肿瘤生长率的空间变化，这取决于组织球体内的细胞的位置，强烈影响细胞-细胞粘附。随着细胞-细胞粘附强度的增加，细胞间压力最初降低，使休眠细胞更容易进入增殖状态。我们确定了一个最佳的细胞-细胞粘附制度，其中对细胞的压力是最小的，允许最大的增殖。我们利用理论模型验证了这种耦合了粘附强度、局部应力波动和扩散的集体反馈机制，预测了粘附强度对扩散行为的影响，结果与实验结果一致.细胞-细胞粘附在增殖中的拟议作用的几个实验的影响进行量化，使我们的模型预测经得起进一步的实验审查。我们表明，接触抑制增殖的机制，压力粘附反馈回路的基础上，作为一个统一的机制，以了解细胞-细胞粘附在增殖中的作用。
2020-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
Bacteria display optimal transport near surfaces -- bacteria as intermittent active chiral particles: trapped by hydrodynamics, escaping by adhesion
细菌的近表面游泳模式强烈地由细菌和表面之间的流体动力学相互作用决定，其将细菌捕获在光滑的圆形轨迹中，导致低效的表面探索。在这里，我们通过结合实验和数据驱动的数学模型表明，肠出血性大肠杆菌（EHEC）的表面探索-一种致病性大肠杆菌菌株。大肠杆菌引起严重的疾病，如出血性腹泻-结果之间的复杂相互作用的运动和短暂的表面粘附事件。这些事件允许EHEC打破平滑的圆形轨迹，并通过使用停止粘附事件来调节其传输特性，导致表面上的特征间歇运动。我们发现，实验测得的停止粘附事件在肠出血性大肠杆菌的频率位于由开发的数学模型，最大限度地提高细菌表面扩散的预测值。我们表明，这些结果和开发的模型适用于其他细菌菌株在不同的表面，这表明，游泳细菌使用瞬时粘附调节表面运动。
2019-12-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Capillary adhesion between elastic solids with randomly rough surfaces
本文研究了两个具有随机粗糙表面的弹性固体之间的接触面积和粘附功与相对湿度的关系。假设表面是亲水的，并且在固体之间的界面处形成毛细桥。对于具有相对光滑表面的弹性硬固体，当刚好有足够的液体填充固体之间的界面空间时，实际接触面积以及因此滑动摩擦最大，这通常发生在$d_{\rm K} \approx 3 h_{\rm rms}$中，其中$d_{\rm K}$是毛细管桥的高度，而$h_{\rm rms}$是（组合）表面粗糙度轮廓的均方根粗糙度。对于弹性软固体，实际接触面积在非常低的湿度下最大（即，小$d_{\rm K}$），其中毛细管桥能够将固体拉至几乎完全接触。在这两种情况下，当$d_{\rm K} >> h_{\rm rms}$对应于高相对湿度时，粘附功最大（并且等于$2γ{\rm cos}θ$，其中$γ$是液体表面张力，$θ$是液-固接触角）。
2008-05-06 cond-mat.soft
Plasticity of hydrogen bond networks regulates mechanochemistry of cell adhesion complexes
作用于细胞黏附受体蛋白的机械力通过与配体的非共价相互作用的形成和破裂来调节一系列细胞功能。通常，力会降低完整复合物的寿命（滑动键），这使得发现这些寿命也可以延长（“捕获键”），这是一个惊喜。我们创建了一个微观分析理论，将选择素和整合素受体的结构纳入一个基于随机方程理论的概念框架，定量解释了广泛的实验数据（包括在低力下的捕获键和在高力下的滑动键）。捕获键的出现是由于力诱导的氢键网络重塑，这一发现也解释了结构无关的整合素-纤连蛋白和肌动球蛋白复合物的解结合。对于选择素家族，氢键网络的重塑驱动变构转变，导致形成仅由受体结构决定的最大数量的氢键，并且与配体无关。类似的转变使我们能够预测$α_5 β_1$整联蛋白-纤连蛋白复合物（一种尚未结晶的构象）的特定变构状态中氢键数量的增加。我们还做出了一个可测试的预测，即与选择素相关的配体中的单点突变（Tyr 51 Phe）与野生型相比应该会显着改变捕获键的性质。我们的工作表明，自然界利用氢键的韧性网络来设计各种力的功能。
2014-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Epithelial-substrate coupling strength regulates the landscape of the traction in cohesive monolayers: a parametric study and a revisit to "size effect"
本研究通过热力学模型重新表述上皮-基底系统，发现耦合强度参数显著调控牵引力、细胞位移及黏着斑分布景观，并证明“尺寸效应”源于强耦合，提出其成立条件的标度律。
2023-05-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Why soft contacts are stickier when breaking than when making them
本研究通过裂纹扰动模型和实验证明，即使无接触老化或粘弹性，表面粗糙度也能在完全弹性接触中引发粘附滞后，揭示接触周长的粘滑不连续跳跃，并定量重现实验滞后，解释软材料粘附的普遍性。
2023-07-26 cond-mat.soft
On Pastewka & Robbins' criterion for macroscopic adhesion of rough surfaces
Pastewka & Robbins（PNAS，111（9），3298-3303，2014）最近提出了一个区分两个表面何时粘在一起的标准，并提出它与粗糙理论存在很大的冲突。结果表明，当带宽α较小时，它们的准则与Fuller和Tabor粗糙模型的准则非常接近，但在其它情况下，粗糙度的均方根幅值减小了一个因子Sqrt（α）。因此，这意味着任何粗糙表面的粘性与去除了粗糙度的几乎所有波长分量（除了非常精细的波长分量）的表面的粘性相同，这可能是违反直觉的。因此，如果得到证实，结果非常有趣。可能的来源的近似值，并发现一个显着的错误，在绘制的拉脱数据，这可能会提高与富勒和塔博尔的配合。然而，在他们自己的标准和基于粗糙度的标准似乎都表明无粘性的情况下，他们仍然显示出有限的拉脱值，并且在这些方面的结果是不确定的。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
When are rough surfaces sticky?
在分子尺度上，表面之间存在强烈的吸引相互作用，但很少有宏观表面是粘性的。广泛的模拟接触的粘合剂表面的粗糙度在纳米到微米尺度上被用来确定粗糙度如何减少原子接触的区域，从而削弱粘附力。材料特性、粘合强度和粗糙度参数按数量级变化。在所有情况下，原子接触面积与负载呈线性上升，并且对于弱相互作用，前因子与粘合强度呈线性上升。在阈值粘合强度以上，前因子改变符号，表面变粘并且需要有限的力来分离它们。一个无参数的分析理论，描述了这些数值结果的变化超过五个数量级的负载。它将阈值强度与粗糙度和材料性质联系起来，解释了为什么大多数宏观表面不粘。数值结果是定性和定量的不一致与经典理论的基础上的Greenwood-Williamson方法，忽略了范围内的粘附力，不包括粗糙的相互作用。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Loading-unloading hysteresis loop of randomly rough adhesive contacts
本文研究了软固体与随机粗糙面粘附接触时的加载和卸载行为。粗糙度被假定为描述一个自仿射分形波矢量的有限范围内。谱方法被用来生成这样的随机粗糙表面。对结果进行统计平均，计算的接触面积和施加的载荷显示为加载和卸载条件下贯入度的函数。我们发现，结合的粘附力和粗糙度导致滞后加载-卸载循环。这表明，能量可以简单地作为粗糙度和范德华力的结果而损失，因为在这种情况下，存在大量的局部能量极小值，并且系统可能被困在亚稳态中。我们数值量化的滞后损失和评估的表面统计特性和能量的粘附上的滞后过程的影响。
2016-04-29 cond-mat.soft
Light-regulated adsorption and desorption of Chlamydomonas cells at surfaces
本研究通过明场显微镜和延迟Langmuir动力学模型，揭示莱茵衣藻群体在蓝光/红光下表面吸附与脱附的动力学差异，并证明趋光性不影响吸附过程，为光控微生物表面定殖提供检测方法。
2022-08-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Adhesion of membranes via receptor-ligand complexes: Domain formation, binding cooperativity, and active processes
细胞膜通过锚定的受体和配体分子相互作用。关于细胞粘附的中心问题涉及这些膜锚定分子的结合亲和力，导致在粘附过程中观察到的受体-配体结构域的机制，以及细胞骨架和其他活性过程的作用。在这篇综述中，这些问题从理论的角度来解决。我们专注于模型中的膜被描述为弹性片，和锚定分子的受体和配体。在这些模型中，纳米尺度上的热膜粗糙度导致锚定受体和配体分子的合作结合，因为受体-配体结合使膜平滑并促进额外键的形成。在蒙特卡罗模拟中观察到的受体结构域的模式指向细胞粘附中自发和主动过程的联合作用。由受体和配体分子介导的相互作用可以通过取决于分子的浓度和结合能的有效膜粘附电位来表征。
2009-06-09 cond-mat.soft q-bio.SC
A multiscale Molecular Dynamics approach to Contact Mechanics
弹性体之间的摩擦力和粘附力受接触表面粗糙度的强烈影响。在这里，我们开发了接触力学的多尺度分子动力学方法，当表面在许多不同的长度尺度上具有粗糙度时，也可以使用该方法，例如，自仿射分形曲面。作为一个例子，我们考虑了随机粗糙表面之间的接触，并表明，接触面积线性变化的负载小。我们还分析了接触形态和压力分布在不同的放大倍数，无论有没有粘附。计算结果与基于连续介质力学的分析接触力学模型进行了比较。
2006-01-05 cond-mat.soft
Depth-dependent hysteresis in adhesive elastic contacts at large surface roughness
接触力-压痕深度测量在接触实验涉及顺应性材料，如聚合物和凝胶，显示滞后回线的大小取决于最大压痕深度。这种深度相关的滞后（DDH）是不能用经典的接触力学理论解释，被认为是由于材料的粘弹性，塑性，表面聚合物交错，和水分等的影响，它已被观察到，DDH的能量损失最初增加，然后减少与粗糙度。一位作者提出了一个力学模型的基础上发生的粘附和粗糙度相关的小尺度不稳定性来解释DDH。然而，该模型仅适用于无限小的表面粗糙度的制度，因此，它不捕捉在大粗糙度制度的能量损失与表面粗糙度的减少。基于Maugis-Dugdale的弹性粘附接触理论和Nayak的粗糙表面理论，提出了一种适用于大表面粗糙度区域的新的力学模型。该模型捕捉的趋势，减少能量损失的粗糙度增加。它还捕捉实验观察到的能量损失的最大压痕深度，材料和表面特性的依赖关系。
2018-03-20 cond-mat.soft
An approximate model for the adhesive contact of rough viscoelastic surfaces
已知表面粗糙度容易抑制弹性表面的粘附。在这里，一个简单的模型接触的\emph{viscoelastic}粗糙表面的显着水平的粘附力。这种方法是从我们以前的模型[E. Barthel和G. Haiat {\em Langmuir}，18 9362 2002]，用于粘弹性球体的粘合剂接触。为了简单起见，假设一个简单的加载/卸载历史（无限快加载和恒定的拔出速度）。该模型提供了粗糙度响应的近似解析表达式，并表现出完整的粘弹性粘合剂接触现象，如接触区内的应力松弛和接触边缘的蠕变。结合这个模型与粗糙表面的格林伍德-威廉姆森统计建模，我们提出了一个定量评估的粘附粗糙粘弹性表面。我们发现，适度的粘弹性有效地恢复在一个很宽的动态范围内的粗糙表面上的附着力。
2007-09-05 cond-mat.soft
Interplay between membrane elasticity and active cytoskeleton forces regulates the aggregation dynamics of the immunological synapse
T细胞和抗原呈递细胞之间的粘附通过TCR-pMHC和LFA 1-ICAM 1蛋白复合物实现。这些分离形成一种特殊的模式，称为免疫突触（IS），由TCR-pMHC键的中心准环状结构域组成，周围是LFA 1-ICAM 1复合物的外周结构域。从成像研究中获得的见解得出的结论是，IS中中央粘附结构域的形成是由主动（ATP驱动）机制驱动的。然而，最近的研究表明，被动（热力学）机制也可能在这一过程中发挥重要作用。在这里，我们提出了一个简单的物理模型，考虑到膜介导的TCR-pMHC键之间的热力学吸引力和有效的力量，他们的经验，由于ATP驱动的肌动蛋白逆行流动和动力蛋白马达蛋白的运输。蒙特卡罗模拟的模型表现出良好的时空协议与实验观察到的模式演变的TCR-pMHC微团簇。当其中一个聚合机制“静音”时，协议就失去了，这有助于确定过程中各自的角色。我们的结论是，肌动蛋白逆行流驱动的TCR-pMHC债券的向心运动，而膜介导的相互作用，促进微簇的形成和增长。在没有动力蛋白马达的情况下，系统演变成环形图案，这突出了动力蛋白马达在最终同心图案形成中的作用。被动机制和主动机制之间的相互作用调节积累过程的速率，在没有被动机制和主动机制的情况下，积累过程要么进行得太快，要么进行得太慢。
2017-08-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
A new finite element paradigm to solve contact problems with roughness
本文提出一种基于MPJR界面有限元的计算方法，用于模拟含粗糙表面的接触问题，可处理3D高度场及非线性本构关系，有效解决传统BEM和FEM难以模拟的非线性接触问题，在摩擦学领域具有广阔前景。
2022-04-27 cond-mat.soft
On stickiness of multiscale randomly rough surfaces
我们推导出一个非常简单和有效的粘性固体具有随机粗糙度的标准，使用一个新的渐近理论，我们验证与Ewesson和Scaraggi和独立的数值实验。先前声称粘性可能取决于小尺度量，如均方根斜率和/或曲率，通过对接触面积几何形状进行过度简化的假设获得，这在很大程度上是不正确的，因为短波长下粗糙度PSD光谱的截断是不相关的。我们发现粘性通常在粗糙度振幅比吸引力的范围大三个数量级时被破坏。与后者的典型纳米值，该标准给出了理由定性众所周知的经验Dalhquist标准的粘性，要求胶粘剂具有低于约1 MPa的弹性模量。结果澄清了一个在科学和技术领域都存在争议的问题，并可作为更好地理解粗糙度作用的基准。
2018-10-25 cond-mat.soft
Motility-induced buckling and glassy dynamics regulate three-dimensional transitions of bacterial monolayers
许多成熟的细菌菌落和生物膜是复杂的三维（3D）结构。他们开发计划中的一个关键步骤是从二维（2D）单层过渡到3D架构。尽管在各种医疗和工业环境中控制微生物菌落和生物膜的生长很重要，但单细胞动力学、密集细胞的集体行为和3D复杂菌落扩增背后的潜在物理机制仍然很大程度上未知。在这项工作中，我们探索背后的机制，运动铜绿假单胞菌菌落的二维到三维的过渡，我们提供了一个新的运动诱导，率依赖性屈曲机制，他们的平面外生长。我们发现，成群的能动的细菌菌落产生持续的面内流动。我们发现，这些流动产生的粘性剪切应力和动态压力，使细胞克服细胞-基质粘附，导致屈曲的细菌单层和生长到第三维。建模细菌单层作为二维流体膜，我们确定了普遍的关系，阐明了在平面内的粘性应力，压力和细胞-基质粘附之间的竞争。此外，我们表明，细菌单层可以表现出从群集到动力学被捕，玻璃样状态以上的发病密度交叉，导致不同的2D到3D的过渡机制。结合实验观察铜绿假单胞菌菌落在单细胞分辨率，分子动力学模拟的活性系统，和理论的玻璃态动力学和二维流体膜，我们开发了一个动态状态图，预测的殖民地的状态，和管理他们的二维到三维的过渡机制。
2020-03-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Roughness-controlled Tribocharging Governs Friction in Dry Glass Contacts
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Van’t Hoff Institute for Molecular Sciences（范特霍夫分子科学研究所）；Advanced Research Center for Nanolithography (ARCNL)（先进纳米光刻研究中心）
通过实验证明，在干燥玻璃接触中，增加纳米尺度粗糙度可通过抑制摩擦电粘附来降低摩擦，颠覆了粗糙度增强摩擦的传统观念。
2026-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Morphology of soft and slippery contact via fluid drainage
软质材料在流体中的接触形成过程伴随着流体的排出和弹性形变。因此，控制润滑压力和弹性之间的耦合提供了设计对湿表面或浸水表面具有可逆和动态粘附的材料的策略。我们的特点是弹性形变的纳米级粗糙度的软涂层，因为它的方法和接触的刚性表面在流体环境中。在接近过程中的润滑压力引起弹性形变并防止接触形成。我们观察到的变形配置文件是显着不同的弹性半空间时，所观察到的软涂层的厚度是可比的流体动力学半径。相比之下，我们表明，表面粗糙度有利于流体排水不改变的弹性形变。因此，弹性和滑动（由表面粗糙度引起）之间的耦合可能导致接触区域中的截留流体袋。
2018-09-28 cond-mat.soft
Active wetting/de-wetting of focal adhesions on viscoelastic substrates
University of Belgrade（贝尔格莱德大学）；Victor Chang Cardiac Research Institute（维克多·张心脏研究所）；University of New South Wales（新南威尔士大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Lancaster University（兰开斯特大学）
该研究针对黏着斑在黏弹性基底上的主动润湿/去润湿问题，构建双时间尺度物理框架，揭示类共振机制与Piezo1钙信号的调控作用，为关联黏弹性与黏附动力学提供理论基础。
2026-08-05 cond-mat.soft q-bio.SC
Ion Correlation-Driven Hysteretic Adhesion and Repulsion between Opposing Polyelectrolyte Brushes
本研究采用静电关联增强自洽场理论，揭示混合盐溶液中相反聚电解质刷间由离子关联驱动的迟滞黏附与排斥机制及分子起源，结果与实验吻合。
2024-05-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A reduction-to-absurdity approach using absolutely smooth solid surfaces to unveil the origins of wetting
接触角滞后和动力学角的产生是接触角偏离平衡态的两个基本现象。固体表面的粗糙度、薄膜中的分离压力以及液固间的粘附力都被认为是产生这种现象的原因。本文首次在超大规模分子动力学模拟中采用了绝对光滑的固体表面。结果表明，在绝对光滑的表面上，平衡角建立得很好，几乎是规则的，而滞后和动态角消失。用于推进接触线的凸纳米弯曲的关键结构也消失了。相反，由原子组成的固体，即使在最小的粗糙度下，也会带来显著的角度偏差和凸纳米弯曲。使用最先进的氦离子显微镜首次进一步进行了3D观察，揭示了原子级光滑表面上沿接触线的无处不在的纳米级变形。结果回答的角度偏差的起源问题，滞后和动态角度可以统一起源于摩擦，无论是静态或动态的;并在同一时间解决的难题滞后存在于报告的光滑表面，表明即使是最小的，即原子粗糙度是足够大的接触线上是有效的。这一结果与忽略粗糙度的分离压力理论相反，该理论预言了在绝对光滑固体上会出现滞后现象。
2019-01-15 cond-mat.soft
Understanding Interfacial Ice Premelting: Structure, Adhesion and Nucleation
Maria Curie-Sklodowska University in Lublin（卢布林玛丽亚·居里-斯克沃多夫斯卡大学）
通过计算机模拟研究不同亲水性基底上冰界面预融化层的厚度和结构，揭示预融化行为与温度、压力的关系，并探讨其对异质冰成核的影响。
2024-10-29 cond-mat.soft physics.app-ph physics.chem-ph
Interplay between substrate rigidity and tissue fluidity regulates cell monolayer spreading
细胞的协调和合作运动对于胚胎发育、组织形态发生、伤口愈合和癌症侵袭是必不可少的。由于细胞-细胞相互作用、细胞-基质粘附和活性细胞行为之间的复杂相互作用，对集体细胞运动中出现的力学行为的预测性理解是具有挑战性的。为了克服这一挑战，我们开发了一个预测细胞顶点模型，可以描绘基板的刚度，组织力学和活性细胞特性的细胞集体的运动的相对作用。我们将该模型应用于细胞聚集体集体运动的特定情况下，因为它们扩散到一个二维的细胞单层粘附到一个软弹性基质。与最近的实验相一致，我们发现，基板刚度调节细胞单层，这可以是压力驱动的或爬行为基础的依赖于基板的刚度的蔓延的驱动力。在软基质上，由于来自聚集体的细胞流入，细胞单层铺展由主动压力驱动，而在硬基质上，细胞铺展主要由主动爬行力驱动。我们的模型预测，细胞爬行和组织压力的合作驱动更快的扩展，而扩展速率是敏感的组织的机械性能。我们发现，固体组织传播速度更快的刚性基板上，与组织张力的扩展速率增加。相比之下，流体组织的扩散与基质硬度无关，并且比固体组织慢。我们比较我们的理论结果与实验结果的牵引力产生和细胞单层的扩散动力学，并提供新的预测集体细胞运动的组织流动性和基板刚性的作用。
2022-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Sliding or Rolling? Characterizing single-particle contacts
本文利用胶体探针原子力显微镜同步测量微粒接触中的法向、切向力及滑动、滚动，揭示粗糙度与黏附对滚动摩擦和流变行为的微观影响。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Efficient dispersal of submicron solid particles for stratospheric aerosol injection
Stardust Labs（星尘实验室）；Faculty of Aerospace Engineering, Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院航空航天工程学院）；Department of Chemistry and Biochemistry, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校化学与生物化学系）
通过实验证明，对球形无定形二氧化硅颗粒进行疏水表面处理并结合气动分散，可显著提高亚微米颗粒的分散效率，为平流层气溶胶注入提供可行方案。
2026-05-15 cond-mat.soft physics.app-ph
