Internal and interfacial friction in the dynamics of soft/solid interfaces
我们从理论上分析了摩擦对石英晶体微天平（QCM）测量的影响，探测软（粘弹性）膜和生物分子层从水溶液中吸附。虽然水为生物分子提供了自然环境，但在后一种情况下，在吸附的软分子层和石英衬底之间形成了具有未知流变特性的界面。因此，我们调查的动态软薄膜吸附到固体石英表面内的连续介质力学方法，使用麦克斯韦和Voight/Kelvin模型的粘弹性和它们的组合。严格的表达式推导出的石英晶体振荡器的声学响应，占界面（滑动）摩擦和内部摩擦（粘度），表明QCM可以用作传感器的摩擦效应的定量表征，以及吸附的生物分子膜的机械性能的“原位”测量。
1999-06-28 cond-mat.soft
Classical quantum friction at water-carbon interfaces
水-碳界面的摩擦仍然是一个主要的难题，理论和模拟无法解释纳米级水流的实验趋势。最近的一个理论框架-量子摩擦（QF）-建议解决这些实验观察，考虑水和石墨表面的介电波动之间的非绝热耦合。在这里，使用一个经典的模型，使微调固体的介电谱，我们提供的证据，从模拟一般支持QF。特别是，由于固体的介电谱中的特征开始与水的自由振动和德拜模式重叠，我们发现摩擦的增加与QF提出的一致。在微观水平上，我们发现，这种贡献摩擦表现得更明显的固体的电荷密度比水的动力学。我们的研究结果表明，QF的实验签名可能是更明显的固体的响应，而不是液态水的。
2023-01-09 cond-mat.soft
Rate and Aging Time Dependent Static Friction of a Soft and Hard Solid Interface
在这篇文章中，我们提出了一个数学模型，回答了一个经典的问题，即多少力，这通常被称为静摩擦力，将需要启动一个软固体块，如凝胶，橡胶或弹性体在硬表面上的运动，如玻璃表面。该模型使用软固体和硬表面的聚合物链之间的键的群体平衡来估计速率和老化时间依赖的静摩擦。该模型预测了在一定的拉速范围内，滑动开始时的摩擦应力（静摩擦应力）随拉速的对数和时效时间的对数而变化。这些预测与实验观察结果一致。
2016-02-02 cond-mat.soft
Slip and friction mechanisms at polymer semi-dilute solutions / solid interfaces
研究了聚合物体积分数$ϕ$对聚苯乙烯在邻苯二甲酸二乙酯中的半稀溶液与两个固体表面接触时的稳态滑移和界面摩擦的影响。所有样品都有明显的滑移，滑移长度b服从幂律关系。Navier界面摩擦系数k由滑移长度测量值和溶液粘度$η$的独立测量值推导得出。所观察到的k与$ϕ$的比例明显排除了基于耗尽层存在的摩擦的分子机制。相反，我们表明，$η$（$ϕ$）和k（$ϕ$）的数据被理解时，考虑到溶剂摩擦$ϕ$的依赖性。两个模型，基于摩擦的斑点或固体表面上的单体，很好地描述了我们的数据。两者都指出Navier界面摩擦是一种半局部现象。
2021-05-10 cond-mat.soft
Elasticity and onset of frictional dissipation at a non-sliding multicontact interface
我们测量的弹性和耗散响应的多接触界面，两个接触宏观固体的粗糙表面之间形成的，提交一个偏置振荡剪切力。我们的证据表明，超出线性粘弹性制度，在低剪切振幅下观察到，界面响应表现出耗散组件，对应于摩擦耗散的发病。后一种状态存在，而所施加的切向力，远离标称静态阈值，不会引起任何滑动。这一结果，类似于Mindlin的一个单一的接触，导致我们扩展他的模型的“微滑”的情况下，由多个微接触的接口。虽然令人满意地描述了弹性响应，该模型未能考虑到所观察到的能量耗散，我们认为，结果从一个事实，即局部库仑摩擦在Mindlin的模型中的关键假设是不合理的，在亚微米尺度的微滑移区内的表面粗糙微接触。
2002-10-15 cond-mat.soft
Friction through molecular adsorption at the sliding interface of hydrogels: Theory and experiments
本文结合专用旋转实验与分子吸附模型，研究聚二甲基丙烯酰胺水凝胶与改性二氧化硅界面的对数速度依赖摩擦，并提取粘附能与吸附特征时间。
2024-07-10 cond-mat.soft
Tuning friction at material-nanoparticle-liquid interfaces with an external electric field
首次报道了使用电泳力来调节具有静态或低频（0.6-50 mHz）电场的材料-纳米颗粒-液体界面处的摩擦。外部电场被用来重新定位带负电荷的TiO 2或带正电荷的Al 2 O 3纳米粒子悬浮在水中的方向垂直于一个平面铂表面的石英晶体微量天平，然后被用来监测摩擦剪切力在界面处。已经证明了TiO 2和Al 2 O3悬浮液的摩擦的主动电可调控制。对于TiO 2悬浮液，摩擦剪切力的显着下降，没有观察到的Al 2 O 3，可能归因于分子薄间隙水层的存在下，在TiO 2颗粒和基板之间的区域。通过改变外部电场的频率，还研究了与纳米颗粒在垂直于表面的方向上的运动相关的时间尺度，并确定其与玻璃状或聚合物材料的时间尺度相似。总的来说，研究表明，由电场主动驱动的纳米颗粒可以作为“无摩擦”原子力探针，能够在光学和微机械探针无法到达的几何形状中“轻敲模式”探索界面性质和纳米级相互作用。
2019-01-29 cond-mat.soft
Molecular adsorption induces normal stresses at frictional interfaces of hydrogels
本研究针对水凝胶-刚性球低速摩擦体系，发现界面分子吸附-拉伸-解吸机制不仅产生摩擦力，还会诱导法向拉入力，通过多条件实验验证了该切向-法向耦合的稳健性，并用考虑界面有限厚度的分子键热驱动模型定量解释了实验结果。
2024-12-09 cond-mat.soft
Amorphous $CaSO_{4}$ nanocrystal deposits for friction and wear reduction at silicon interfaces
针对物体表面摩擦磨损导致精密制造中位置不确定的问题，本文开发了通过盐溶液液滴沉积蒸发制备的非晶CaSO₄纳米晶体牺牲层，其易涂除、大面均匀（厚约8nm）且摩擦磨损性能良好，为硅界面减摩耐磨提供新方案。
2025-08-25 cond-mat.soft
Slippery but tough - the rapid fracture of lubricated frictional interfaces
本文研究了粗糙接触块体在界面上涂有薄润滑层时的摩擦起始问题。实际接触面积和界面附近的应力场的高速测量表明，传播的剪切裂纹介导润滑摩擦运动。虽然润滑剂降低了界面阻力，但令人惊讶的是，它们显著增加了破裂期间耗散的能量$Γ$。此外，润滑剂粘度影响摩擦的开始，但对$Γ$没有影响。断裂力学提供了一种新的方式来查看，否则隐藏的润滑层的复杂动力学。
2016-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Friction as a probe of surface properties of a polymer glass
我们探测玻璃态聚（甲基丙烯酸甲酯）透镜和涂有甲基封端的自组装单层的平面基板之间的界面处的摩擦温度依赖性。单层表现出密度缺陷，作为钉扎网站的聚合物链。我们表明，这样的界面的剪切响应支持存在，在玻璃状聚合物的表面，一个纳米厚的层的移动链。摩擦可以归因于在该层中的粘性耗散和吸附在衬底上的链的脱钉之间的相互作用。我们进一步证明了钉扎动力学是由局域在界面的β旋转运动控制的。
2007-07-13 cond-mat.soft
Friction at Soft Polymer Surfaces: Lubrication Effect of Oil Impregnation
橡胶和凝胶分子在固体表面上的附着、脱附和弛豫方式是了解其摩擦性能的关键。一个早期的随机模型的聚合物表面上的松弛是由Schiamach，现在已经演变成各种方式。综述了这些发展以及阐明光滑橡胶对光滑表面的动摩擦的实验数据。这些软橡胶在表面上滑动时表现出各种类型的不稳定性。这些不稳定性的几个例子。
2015-08-06 cond-mat.soft
Lubricated friction of textured soft substrates
从第一性原理理解湿的、图案化的表面的滑动摩擦是具有挑战性的。虽然新兴的应用程序已经寻求从生物学的设计原则，一个通用的框架是缺乏的，因为软界面经历固体变形和流体耗散之间的多物理耦合。我们研究了超过50种图案化滑动对的弹性流体动力学滑动，所述图案化滑动对包括弹性体、热固性材料和水凝胶，并且发现纹理化诱导宏观摩擦系数的临界转变。该临界摩擦力普遍地缩放，而没有任何拟合参数，具有减小的弹性模量和图案几何形状。为了捕获摩擦耗散，我们将流动曲线分成两个区域，并考虑流体对图案施加的剪切力和法向力的贡献。我们的模型结合了雷诺方程和弹性形变，提供物理的见解，允许工程的弹性流体动力学摩擦在一类软摩擦对使用图案的几何形状，材料弹性，和流体特性。
2019-09-13 cond-mat.soft
Green-Kubo relation for friction at liquid-solid interfaces
我们已经开发了一个绿色Kubo关系，使精确计算摩擦在固液界面直接从平衡分子动力学（MD）模拟，并提供了一条途径，绕过典型的非平衡MD模拟的时间尺度限制。该理论已被验证了一些不同的接口，它表明，液-固滑移是一个内在的属性的接口。由于我们的方法的高数值效率，它可以用于在水环境中的应用，如纳米和微流体接口的设计。
2016-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Properties of Static Friction
摩擦运动的发生是介导的破裂一样的滑移前线，其成核的本地和传播最终沿整个界面引起全球滑动。静摩擦系数是当摩擦界面失去稳定性时在该特定时刻施加的力的宏观量度。然而，已知实验研究在静摩擦的测量中呈现重要的分散;其起源仍然无法解释。在这里，我们研究了随机强度的滑移弱化摩擦界面处的局部滑移的成核，并分析了所测得的整体强度的变化。使用数值模拟，解决弹性动力学方程，我们观察到，多个滑移补丁同时成核，其中许多是稳定的，增长缓慢，但达到临界长度，并开始动态传播。我们表明，一个理论标准的基础上的静力平衡解决方案的预测定量以及摩擦滑动的发病。我们开发了一个Monte-Carlo模型，通过调整理论标准和预先计算模态卷积项，这使我们能够有效地运行大量的样本，并研究局部摩擦强度的随机特性引起的全局强度分布的变化。结果表明，增加界面上的空间相关长度，代表几何缺陷和粗糙度，导致较低的全球静摩擦。相反，较小的相关长度增加了宏观强度，而其可变性降低。我们进一步表明，在局部摩擦性能的随机性是不够的存在系统的非线性滑动事件。随机或系统的非均匀性的驱动力，如势能或应力降，是需要逮捕的滑移前线。我们的模型和观测结果……
2020-05-13 cond-mat.soft
Memory effects in friction: the role of sliding heterogeneities
我们报告的记忆效应涉及硅橡胶和球形玻璃探针之间的接触界面的瞬态摩擦响应时，它是由驱动运动的方向或速度步骤的变化扰动。从测量的界面处的位移场，我们表明，所观察到的记忆效应可以占的非均匀分布的接触界面内的滑动速度。由于这些记忆效应，摩擦力可能不再相对于滑动轨迹对准。此外，粘滑运动与一个纯粹的几何起源也得到了证明。这些意见充分占摩擦模型，考虑到接触区域内的非均匀位移。当摩擦应力的速度依赖性被纳入该模型中时，由速度阶跃引起的瞬态状态也被充分描述。模型和实验之间的良好协议概述了空间非均匀性的记忆效应中涉及的软物质摩擦的作用。
2021-11-26 cond-mat.soft
How friction and adhesion affect the mechanics of deep penetration in soft solids
本文建立考虑界面摩擦与粘附的软固体深层穿刺力学模型，揭示力—深度斜率与材料刚度、韧性、穿透体半径及界面属性的关系，并经实验验证。
2024-12-02 cond-mat.soft
The role of interfacial friction on the peeling of thin viscoelastic tapes
研究了粘弹性薄胶带从刚性基底上剥离的过程。两种不同的边界条件被认为是在磁带和基板之间的界面：粘附粘附，和相对滑动的摩擦剪切应力的存在下。在完全粘附界面的情况下，我们发现粘弹性剥离行为类似于弹性带的经典Kendall行为，弹性模量由带的高频粘弹性模量给出。包括摩擦滑动的影响，这发生在界面附近的剥离前沿，使剥离行为强烈依赖于剥离速度。此外，在足够小的剥离角，我们预测一个强硬的剥离行为比经典的卡住的情况下。这种现象与最近的实验证据一致，表明一些生物系统（例如壁虎，蜘蛛）利用低角度剥离来控制附着力和运动。
2021-11-15 cond-mat.soft
Solid Friction from stick-slip to pinning and aging
我们回顾了目前的状态，了解固体摩擦在低速和系统的磨损影响可以忽略不计。我们首先详细分析了宏观硬粗糙固体之间的摩擦行为，其主要动力学特征是很好地描述了Rice-Ruina率和状态相关的本构关系。我们表明，它是由两个综合效应：（i）的阈值流变学的纳米厚的结下约束到一个软的玻璃结构（ii）几何老化，即缓慢增长的真实arrea接触通过粗糙蠕变中断滑动。更仔细的分析导致确定第二个老化-再生过程，在连接本身中起作用。我们比较结构老化的影响，在这样的多接触，非常高度限制，接口与那些满足不同的限制水平，即边界润滑接触和扩展的粘合剂界面，涉及软材料（水凝胶，弹性体）。这使我们提出了一个分类的摩擦连接的相对重要性的堵塞和吸附诱导的亚稳性。
2005-06-24 cond-mat.soft
Silo discharge of mixtures of soft and rigid grains
本文研究了底部有窄孔的准二维筒仓中软、弹性低摩擦球形颗粒和相似尺寸的硬摩擦球的混合物的出流动力学和堵塞现象。以往的工作已经证明了弹性和摩擦力对筒仓卸料的重要影响。我们表明，除了少量，甚至低至5%，硬颗粒的软，低摩擦颗粒的合奏已经有显着的后果。混合物允许直接比较不同类型的颗粒堵塞孔口的概率。我们分析这些概率的硬，摩擦和软，滑颗粒的基础上，他们参与的阻塞拱，并比较流出速度和持续时间的非永久性堵塞的混合物的不同组合物。实验结果与数值模拟进行了比较。后者强烈建议物种间的颗粒摩擦的显着影响。
2021-02-01 cond-mat.soft
Shear zones in granular mixtures of hard and soft particles with high and low friction
针对硬软摩擦特性不同的颗粒混合物剪切区更宽的实验现象，通过离散元模拟揭示颗粒间摩擦和弹性模量对剪切带特性的共同调控作用及摩擦对应力响应的强影响，深化了剪切带形成的微力学认识。
2023-11-06 cond-mat.soft
Designing metainterfaces with specified friction laws
针对干接触界面摩擦行为难以满足预设规范的问题，提出一种通用表面设计策略，通过将简化表面形貌视为球形微凸体集合并优化其高度，实现定制化摩擦定律，为节能智能界面提供与尺度和材料无关的无化学参与途径。
2024-02-13 cond-mat.soft physics.class-ph
An asperity-based statistical model for the adhesive friction of elastic nominally flat rough contact interfaces
基于接触力学的名义上平坦粗糙表面的摩擦模型还不能充分捕捉某些关键的实验观察到的现象，如从静摩擦峰值到较低水平的滑动摩擦的过渡，以及在滑动前状态下观察到的剪切引起的接触面积减小，特别是对于软材料。在这里，我们提出了一个统计模型的基础上，物理根源的接触力学定律描述的微观力学的个别路口。该模型认为准静态的切向载荷，充分滑动，光滑的刚性平面和名义上平坦的线弹性粗糙表面，包括随机独立的球形微凸体之间的接触，并占粘附力和摩擦力之间的耦合在微结水平。该模型定性地再现了宏观剪切引起的接触面积减少，显着的静摩擦峰，而不需要明确地引入两个不同的摩擦水平。它还演示了如何静摩擦峰和接触面积的演变取决于正常的负载和某些关键的微观界面特性，如表面能，模式混合和摩擦剪切强度。"韧性"界面（即具有较大的表面能和较小的模式混合度参数）显示出导致较大的实际接触面积和更明显的静摩擦峰。总体而言，这项工作提供了重要的见解，如何关键的微尺度性能操作在粗糙度水平可以结合表面统计再现粗糙frictionalsoft接触实验中观察到的重要宏观响应。
2022-07-26 cond-mat.soft physics.class-ph
Effects of surface structure deformation on static friction at fractal interfaces
利用压缩载荷作用下各向同性粗糙化铝表面，研究了分形表面结构随微凸体平坦化的演化。结果发现，粗糙度的幅度，平均粗糙度和分形维数通过增加压缩应力和加载事件的数量减少。在测试的样品中，经受增加数量的加载事件的表面表现出最显著的表面变形，并且观察到在与单晶平坦石英基底的界面处表现出更高水平的静摩擦。这表明地质材料中晶粒重组事件的频率在晶间摩擦的发展中起着重要的作用。分形表面的数值模拟使用Weierstrass-Mandelbrot为基础的功能。从刚性平坦相对表面的摩擦相互作用的研究中，很明显，表面分形维数的影响是更显着的增加主导的粘合机制。
2013-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Static friction at fractal interfaces
摩擦学现象受材料性质、拓扑结构和表面化学的综合影响。我们研究了多尺度表面结构与分子尺度相互作用的相互作用，以解释分形界面处的静摩擦相互作用。通过样条辅助离散化，我们分析了接触分形表面轮廓对的微凸体相互作用。对于弹性变形的凸体，力分析揭示了更大的摩擦表面表现出更高的分形，增加分子尺度的摩擦放大这一趋势。由于真实接触面积较大，在较低分形度的表面处，增加粘合强度产生较高的总摩擦。在粘合剂型相互作用发挥重要作用的系统中，例如冷焊接头形成的系统中，摩擦在表面轮廓分形的中间值处最小化，该中间值被发现为约1.3至1.5。结果显示不断变化的表面结构的系统的影响。
2021-06-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Effects of stretching on the frictional stress of rubber
在本文中，我们报告的新的实验结果的影响，在平面内表面拉伸的聚二甲基硅氧烷（PDMS）橡胶的摩擦与光滑的刚性探针。在稳态滑动下的PDMS基板的表面处测量摩擦引起的位移场。然后，相应的接触压力和摩擦应力分布的反演过程中确定。使用这种方法，我们表明，局部摩擦应力$τ$是成比例的局部拉伸比$λ$在橡胶表面。使用三角形平冲头的其他数据表明，$τ(λ)$关系与接触几何形状无关。从使用预拉伸的PDMS基板的摩擦实验中，还发现摩擦应力的拉伸依赖性是各向同性的，即它不依赖于拉伸和滑动方向之间的角度。这种现象的潜在的物理解释内提供了Sundamach的摩擦模型的框架。虽然目前的实验是处理光滑的接触界面，报告的$τ(λ)$依赖性也是相关的统计粗糙的接触界面的摩擦，而不是占在相关的接触力学模型。
2017-06-01 cond-mat.soft
Giant slip length at a supercooled liquid-solid interface
在过去的二十年里，温度对液-固界面摩擦和滑移的影响引起了人们的关注，无论是数值计算还是实验研究。然而，温度对接近玻璃化转变的滑移的作用较少被探索。在这里，我们使用分子动力学来模拟一个双分散的原子流体，它可以保持液体低于其熔点（过冷状态），研究温度对摩擦和滑移长度之间的液体和一个光滑的非极性壁，在很宽的温度范围。在高温下，阿耳忒弥斯定律很好地拟合了粘度、摩擦和滑移长度的温度依赖性。相反，当流体过冷时，粘度变为超阿耳茨式，而界面摩擦可以保持阿耳茨式，甚至在降低温度时急剧减小，导致滑移长度的大量增加。我们合理化所观察到的超润滑的流体的表面结晶，和流体界面层和壁的结构之间的不相容性。这项研究要求对过冷液体在低表面能固体上的滑移长度进行实验研究。
2022-11-30 cond-mat.soft
Shape-dependent friction scaling laws in twisted layered material interfaces
该研究揭示了扭曲层状材料界面中静摩擦的双周期性及不随接触尺寸标度的特性，指出摩擦标度依赖于滑块形状与边缘取向，并提出通过形状定制可实现大规模超润滑。
2023-08-05 cond-mat.soft physics.app-ph
Voltage induced friction in a contact of a finger and a touchscreen with a thin dielectric coating
我们表明，由薄的电介质层分离的两个导电体之间的电压的应用相当于一个有效的分离能量依赖于所施加的应力的平方的粘合剂接触。在接触界面库仑摩擦的假设下，导出了摩擦力的封闭形式方程。
2018-05-23 cond-mat.soft
Friction and slip at solid/liquid interface in vibrational systems
采用分子动力学模拟研究了原子级光滑固/水界面的摩擦滑移及其对能量耗散和动量传递的影响。通过修改表面化学，我们调查之间的关系滑动和振动固体的亲水性和疏水性表面的机械响应。我们发现的物理现象，出现在高频率，并有显着的贡献能量耗散。一个新的分析模型来描述谐振器的机械响应，在这种高频率制度，这是相关的应用，如基于MEMS的生物传感器。我们发现滑移长度与阻尼率漂移与共振频率漂移之比之间存在线性关系，这为从实验中获得滑移长度信息提供了一种新的途径。
2016-08-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Details of soft particle clogging in two-dimensional hoppers
本文采用实验和模拟相结合的方法研究了软颗粒通过准二维漏斗的出流。实验利用由软水凝胶、硅橡胶和玻璃制成的球体。料斗腔室具有可调节的出口宽度和倾斜角度（后者用于控制重力的大小）。我们的模拟模拟使用纯二维软粒子的粘性相互作用，但没有摩擦的实验。从模拟和实验结果表明，堵塞是更容易减少重力或更硬的颗粒。对于低摩擦或无摩擦的颗粒，堵塞拱中的颗粒平均数量仅取决于料斗出口宽度与颗粒直径之间的比率。相反，对于具有较大摩擦相互作用的硅橡胶颗粒，拱大于低摩擦情况。此外，对发生堵塞时留在料斗中的颗粒数量的分析提供了与软颗粒堵塞相关的流体静压效应的证据，但对于较硬（玻璃）或摩擦（硅橡胶）颗粒则不太相关。
2021-10-10 cond-mat.soft
Opposite moving detachment waves mediate stick-slip friction at soft interfaces
间歇运动，称为粘滑，是一种摩擦不稳定性，通常发生在两个弹性固体的相对滑动。在粘性聚合物接触中，弹性和界面粘附力是强耦合的，粘滑是由界面处缓慢分离波的传播引起的。使用\emph{in situ}成像实验在一个粘合剂接触，我们显示了两个不同的分离波平行移动（Serryamach波）和反平行（分离波）的应用远程滑动的发生。这两种波在相同的方向上引起滑动，并且以比任何弹性波的速度小得多的速度行进。我们使用一个弹性动力学框架来描述这些慢剥离波在弹性-刚性界面的传播，并获得控制积分方程在低波速限制。当弹性固体不可压缩时，这些积分方程以封闭形式求解。两个解决方案分支出现，对应于相反的运动剥离波，正如在实验中看到的。一个数值方案是用来获得界面应力和速度的不可压缩的情况下，任意泊松比。基于这些结果，我们明确地证明了传播的慢剥离波和静态双材料界面裂纹之间的对应关系。在此基础上，再加上最近提出的动态摩擦断裂类比，我们开发了一个相图显示域的可能发生的粘-滑通过剥离波与稳定的界面滑动。
2021-03-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Friction of viscoelastic elastomers with rough surfaces under torsional contact conditions
本文研究了光滑粘弹性橡胶与刚性表面之间的接触摩擦特性，采用扭转接触构型，其中玻璃透镜在橡胶表面上连续旋转。从反演的位移场测量在橡胶的表面，空间分辨值的稳态摩擦剪切应力内的非均匀的压力和速度场的接触确定。对于与光滑透镜的接触，从反演中检索到速度相关但压力无关的局部剪切应力。另一方面，局部剪切应力被发现依赖于速度和施加的接触压力时，随机粗糙（喷砂）玻璃透镜摩擦橡胶表面。由于微凸体接触的密度的变化，观察到由透明的多接触界面透射的光的量局部地作为接触压力和滑动速度的函数而变化。在粗糙界面透射的光的强度与接触面积的比例成比例的假设下，发现局部摩擦应力可以实验地表示为纯速度依赖项$k(v)$与代表实际接触面积的压力和速度依赖项$A/A_0$的乘积。$k(v)$和光滑接触的摩擦剪切应力之间的比较表明，纳米级耗散过程发生在界面处占主导地位的粘弹性耗散在微凹凸尺度。
2017-01-27 cond-mat.soft
Rubber friction on smooth surfaces
我们研究粘弹性固体的滑动摩擦，例如，橡胶，在坚硬的平坦基底表面上。我们首先考虑粘弹性固体内部的波动剪应力，它是由固体中原子或分子的热运动引起的。在纳米尺度下，热波动非常强烈，并引起MPa范围内的应力波动，这类似于通常发生在固体橡胶界面处的脱钉应力，表明热波动对光滑表面上的橡胶摩擦至关重要。我们开发了一个详细的模型，考虑到热波动的影响，在橡胶基板界面的小接触补丁（应力域）的脱钉。该理论预测的宏观剪切应力的速度依赖性有一个钟形的函数，和低速侧表现出相同的温度依赖性的体积粘弹性模量，定性与实验数据。最后，我们讨论了小幅基底粗糙度对橡胶滑动摩擦的影响。
2006-07-04 cond-mat.soft
Interfacial strength dominates fold formation in microscale, soft static friction
该研究结合显微观测与有限元模拟，揭示软黏附表面上微粒静摩擦时的前缘自接触褶皱主要由界面强度而非总黏附能控制。
2022-03-17 cond-mat.soft
Moiré-pattern evolution couples rotational and translational friction at crystalline interfaces
物体的滑动运动通常由它们与下伏表面的摩擦力决定。然而，与平移摩擦相比，旋转摩擦受到的关注要少得多。在这里，我们的实验和理论研究的旋转脱钉和取向动力学的二维胶体晶体团簇的周期性波纹表面上的存在下，磁施加的扭矩。我们表明，通过集群的边缘，这是阻碍在集群旋转过程中的势垒，控制其旋转脱钉的莫尔图案的局部相称的区域的遍历。实验测得的脱钉阈值作为集群大小的函数显着崩溃到一个普遍的理论曲线，预测的可能性，超低静态扭矩状态的大集群。我们进一步揭示了一个集群的大小无关的旋转平移脱钉过渡时，晶格匹配的集群共同驱动的扭矩和力。我们的工作为设计涉及原子表面旋转运动的纳米机械装置提供了指导。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Aging and configurational memories at rough frictional interfaces
Van der Waals–Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯-泽曼物理研究所）
通过纳米分辨率滑动实验，发现静摩擦源于滑动起始时的摩擦过冲，并推导出控制粗糙峰集体构型演化的微分方程，证明静摩擦是集体粗糙峰动力学的涌现结果。
2026-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.class-ph
Normal contact and friction of rubber with model randomly rough surfaces
我们报告的正常接触和摩擦测量模型之间形成的光滑表面和衬底纹理与球形微凸体的统计分布的多接触界面。在刚性纹理化透镜和光滑橡胶之间或者在平坦纹理化橡胶和光滑刚性透镜之间形成接触。实际接触面积$A$与正常负载$P$的测量通过对微接触处透射的光成像来进行。对于这两个接口，$A(P)$被发现是次线性的幂律行为。通过与两个多微凸体接触模型的比较，首次验证了这两个模型的有效性。这两个模型是Greenwood-Williamson（J. Greenwood，J. Williamson，\textit{Proc. Royal Soc. London Ser. A} \textbf{295}，300（1966））模型的扩展，考虑了不同长度尺度下微凸体之间的弹性相互作用。我们发现，由名义表面曲率引起的长程弹性相互作用是$A(P)$非线性的主要来源。在一个较短的范围内，除了非常低的压力，密度和面积的微接触的压力依赖性仍然很好地描述了格林伍德-威廉姆森的模型，它忽略了任何微凸体之间的相互作用。此外，在稳定的滑动，摩擦测量表明，平均剪切应力的尺度的凹凸系统大于发现一个光滑的透镜和橡胶之间的宏观接触。这表明，在宏观长度尺度上测量的摩擦应力可能不会简单地换位到微观多接触界面。
2017-01-05 cond-mat.soft
Non-monotonic frictional behavior in the lubricated sliding of soft patterned surfaces
本文通过雷诺润滑方程数值解和微扰理论，研究了软图案化圆柱表面润滑滑动中的摩擦行为，发现摩擦系数随粗糙度增大先升后降、甚至低于光滑表面的非单调现象，并给出不同速度和粗糙度振幅下的标度律，为软机器人和触觉工程中的摩擦建模提供理论基础。
2024-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Origin of slow earthquake statistics in low-friction soft granular shear
本研究通过实验表明，低摩擦软颗粒剪切导致慢地震统计，其特征与水热条件下断层材料的粘滑行为一致。
2025-12-01 cond-mat.soft physics.geo-ph
Fluctuation-induced ionic friction at solid-electrolyte interfaces
Laboratoire de Physique de l’École Normale Supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室）；Hamburg University of Technology, TUHH（汉堡工业大学）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学与技术研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文通过分子动力学模拟与理论建模，研究了固体内部涨落对固体-电解质界面输运的影响，发现离子增强电解质动力学响应并产生多体效应主导的离子摩擦，且高频分子模式具有离子特异性，为脱盐、过滤和能量转换中的离子分离提供可能途径。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spatiotemporal dynamics of frictional systems: The interplay of interfacial friction and bulk elasticity
界面在自然和工程系统中非常丰富，预测它们的行为仍然是科学和技术上的重要挑战。这些挑战的核心在于界面本构关系-宏观摩擦定律-与形成摩擦界面的物体的体弹性之间的内在耦合。在这篇专题论文中，我们讨论了宏观摩擦定律的一般性质，以及它与体弹性的耦合产生丰富的时空摩擦动力学的许多方式。我们首先提出了广泛使用的速率和状态摩擦本构框架，讨论其权力和局限性，并提出了实验数据支持的扩展。然后，我们讨论了体弹性如何耦合不同部分的接口，以及如何的范围和性质的相互作用的影响系统的几何形状。最后，根据界面物理和体物理之间的耦合，我们讨论了空间扩展摩擦系统中的基本现象，包括均匀滑动的稳定性，滑动运动的开始和各种各样的传播摩擦模式（例如破裂前沿，愈合前沿和滑移脉冲）。总体而言，本专题论文中提出和讨论的结果突出了空间扩展摩擦系统中界面和体物理学所起的不可分割的作用。
2019-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.geo-ph
Low Friction Flows of Liquids at Nanopatterned Interfaces
随着近年来微流体系统的重要发展，流动装置的小型化已经成为一个真正的挑战。然而，微通道的特征在于大的表面与体积比，使得表面性质强烈地影响亚微米装置中的流动阻力。我们在这里提出的结果表明，润湿的协同效应。特性和表面粗糙度可以显著减小流体通过边界的摩擦。在通道边界处的流体的滑移被示出为通过使用在纳米尺度上图案化的表面而急剧增加。这种效果发生在政权的表面图案是部分去湿，在最近发现的宏观尺度上的“超疏水”效应的精神。我们的研究结果表明，第一次，在相反的共同信念，表面摩擦可以减少表面粗糙度。他们还打开了控制实现“纳米气泡”的可能性，长期以来一直怀疑纳米气泡在界面滑移中发挥作用
2003-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of unconventional singularities of frictional shear cracks
沿摩擦界面传播的裂纹状物体，即~摩擦剪切裂纹在广泛的摩擦现象中起主要作用。这种摩擦裂纹通常被假设为具有理想剪切裂纹的万有平方根近边奇异性，正如线弹性断裂力学所预测的那样。在这里，我们表明，这是不是一般的情况下，由于内在的摩擦强度对滑移率的依赖性，即使形成摩擦界面的机构是相同的，主要是线弹性。相反，摩擦剪切裂纹具有非常规的奇异性，其特征在于奇异阶$ξ$不同于传统的$-\tfrac{1}{2}$。结果表明，$ξ$取决于摩擦定律，传播速度和对称模式的加载。我们讨论了非常规奇点理论的一般结构，以及它们对摩擦裂纹的能量平衡和动力学的影响。最后，我们提出了明确的计算$ξ$和相关的近边缘领域的线性粘性摩擦-这可能会出现作为一个扰动近似的非线性摩擦法或其本身-在平面（模式-II）和反平面（模式-III）剪切载荷。
2021-03-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Solid friction between soft filaments
丝状束的任何宏观变形必然伴随着组成细丝的局部滑动和/或拉伸。然而，通过多个接触相互作用的两个对齐的细丝之间的滑动摩擦的性质仍然在很大程度上未被探索。在这里，通过直接测量两束F-肌动蛋白丝之间的滑动力，我们表明，这些摩擦力是出乎意料的大，尺度与滑动速度在固体状摩擦，并表现出复杂的依赖于细丝的重叠长度。我们还表明，减少的摩擦力的数量级，与固体状摩擦的斯托克斯阻力的过渡，可以诱导涂层F-肌动蛋白与聚合物刷。此外，我们在丝状微管和细菌鞭毛中观察到类似的转变。我们的研究结果证明了如何改变长丝的弹性，结构和相互作用可以用来设计长丝间的摩擦，从而调整纤维复合材料的性能。
2015-03-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Interfacial friction between semiflexible polymers and crystalline surfaces
报道了聚合物熔体与弱吸引结晶表面界面摩擦的分子动力学模拟结果。我们考虑一个粗粒度的珠弹簧模型的线性链可调的内在刚度。界面附近的聚合物链的结构和弛豫动力学被量化的第一简正模的时间自相关函数的回转半径和衰减。我们发现，在小的滑动速度的摩擦系数表现出明显的最大值，这是由于剪切诱导对齐的半柔性链段与固体壁接触。在大滑移速度下，摩擦系数的衰减与链刚度无关。的摩擦系数和剪切粘度的数据被用来阐明主要趋势的非线性剪切速率依赖的滑移长度。讨论了链刚度对第一流体层摩擦系数与结构因子关系的影响。
2012-02-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Logical and information aspects in surface science: friction, capillarity, and superhydrophobicity
逻辑和信息方面的摩擦和润湿（包括粘附，毛细作用，和超疏水性）进行了讨论。摩擦涉及悖论，例如具有干摩擦的刚体力学系统中解的不存在性或非唯一性的潘勒维悖论。这些悖论可以通过引入具有三个基本状态的三元逻辑来处理：静止-运动-未定义。当引入弹性形变时，矛盾解对应于摩擦不稳定性，导致系统的静止-运动-不稳定三个状态。摩擦界面向极限环的动态演化可以看作是由于不稳定性而擦除界面信息的过程。此外，虽然摩擦力是普遍的，但它不被视为基本力，而是可以被视为各种协同机制的附带现象。这进一步将摩擦与其他表面效应（包括毛细作用）及其润湿状态的二进制逻辑和用于芯片实验室微流体反应器的液滴计算的可能性联系起来。我们讨论了仿生超疏水表面设计的逻辑基础，以及它与传统设计的区别。摩擦和润湿都可以用于新颖的非传统逻辑和计算设备。
2017-12-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Nonlinear model of ice surface softening during friction
摩擦过程中冰面软化是由于外部超临界加热引起的剪切应变的自发出现。粘弹性介质的Kelvin-Voigt方程、Landau-Khalatnikov型松弛方程和热传导方程描述了这种变换。研究表明，上述方程形式上符合协同Lorenz系统，其中序参量约化为剪应变，应力作为共轭场，温度作为控制参量.使用绝热近似，这些量的稳态值导出。松弛剪切模量对应变的依赖性的检查解释了冰面软化根据一级转变机制。临界加热速率与冰剪切模量的松弛值成正比，与其典型值成反比。
2016-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent reprogrammable mechanical memory in soft rods network via friction tuning
针对软超弹性杆网络在全局压缩下的局部压痕存储问题，研究通过实验表征弹性—塑性状态转变，并提出基于摩擦的简单模型，揭示可擦除、可重编程的机械记忆机制。
2023-10-02 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.pop-ph
Liquid meniscus friction on a wet plate: Bubbles, lamellae and foams
许多微流体装置、涂覆工艺或两相流涉及液体弯月面在湿壁上的运动。该运动引起特定的粘性力，其在弯月面速度中表现出非线性依赖性。我们提出了一个简单的界面性质的理论和实验工作，对这种粘性力。界面实际上被假定为完全可压缩（移动界面）或完全不可压缩（刚性界面）。我们表明，在第二种情况下，由壁对弯月面施加的粘性力是两个幂律的组合，缩放像$Ca^{1/3}$和$Ca^{2/3}$，与$Ca$的毛细管数。我们提供了一个预测的应力施加在湿固体上的泡沫滑动，并将其与实验数据进行比较，对于不可压缩的情况。
2013-05-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Closely piling up of multiple adhesive fronts in adhesive friction due to re-attachment
本研究通过考虑再附着/愈合机制，揭示粘着摩擦中多个粘着前沿沿界面紧密堆积并随接触面积增加，提出改进的粘着摩擦定律，并连接摩擦学与断裂力学及地震力学。
2025-08-29 cond-mat.soft physics.app-ph
Size scaling of static friction
横跨薄软润滑剂膜的滑动摩擦通常通过粘滑发生，润滑剂在粘滑时完全固化，在滑动时屈服并流动。从分子动力学（MD）模拟可知，滑动前每单位面积的静摩擦力随着接触面积的增加而减小。这使得粘滑运动在大尺度上的命运变得不清楚和未知;它可能的消失是很重要的，因为这将预示着在大尺度上随着动摩擦力的急剧下降而平滑滑动。在这里，我们用公式表示静摩擦力的标度律，对于软润滑剂，预测随着接触面积A的增加，静摩擦力随着f_m + Δf /A^gamma减小，其中gamma>0。我们的主要发现是，控制大尺寸粘滑生存的f_m值可以通过小尺寸的模拟来评估。通过对软润滑滑动的MD模拟，验证了这一理论。
2013-01-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Quantum feedback at the solid-liquid interface: flow-induced electronic current and its negative contribution to friction
本文基于非平衡Keldysh框架提出流体与电子流相互交织的量子理论，预测中性液体流经固体时会产生库仑拖拽电流，该电流通过量子反馈机制降低流体力学摩擦系数，为设计低摩擦材料提供策略。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Role of Single Chemical Heterogeneities in Generating Anisotropic Tactile Sensitivity and Soft Sliding Friction Phenomena
University of Delaware（特拉华大学）
通过实验表征软弹性探针在单一化学异质性上的滑动摩擦，发现化学异质性可产生方向依赖的摩擦现象，并影响人类触觉辨别精度。
2026-06-29 cond-mat.soft physics.app-ph
