纳米尺度粘着效应：球形压头的有限元建模

"球形纳米压头与试样表面粘着接触的有限元模型" 这篇论文主要探讨了在微纳尺度下，球形纳米压头与试样表面接触时的粘着效应及其对接触行为的影响。在微纳科学研究中，由于尺度效应，表面力的作用变得尤为重要，甚至可能超过体积力的影响，导致表面粘着对微纳尺度的接触现象产生显著的改变。作者吴爱中和史熙特别关注了这种现象在纳米压痕和纳米划擦测试中的应用。 纳米压痕和纳米划擦是两种广泛用于表征材料表面性质和力学性能的实验技术。在这些测试中，考虑表面粘着效应是至关重要的，尤其是在处理软物质材料和生物力学样本时。论文中提出了一种新的建模方法，该方法综合了接触区的弹塑性接触和分离区的粘着接触，以更准确地模拟纳米尺度下的接触行为。 在数值模拟部分，研究者运用建立的有限元模型分析了纳米压痕和纳米划擦过程。他们发现，在考虑了表面粘着效应的情况下，弹塑性压入过程中会出现接触力的突然下降，这可能导致系统的不稳定。而在纳米划擦初期，模型预测会出现粘滑现象，这是由于粘着力与剪切力相互作用的结果。 论文的关键词包括纳米压痕、纳米划擦、粘着接触、接触力突降和粘滑，这些都揭示了研究的核心内容。通过深入理解这些现象，可以为设计和优化纳米尺度的测量工具、改善材料表征的精确度以及更好地理解微纳米界面的力学行为提供理论支持。 这篇论文为微纳米尺度的接触力学研究提供了一个创新的分析框架，强调了表面粘着在纳米压痕和纳米划擦中的重要性，并通过有限元模型展示了其对接触行为的具体影响。这对于推动微纳米技术的发展，特别是在生物医学、微电子和材料科学等领域具有重要意义。