磁场力及膜曲率对磁敏感薄膜-基底界面黏附性能的影响与调控

作     者：韩明杰 彭志龙 姚寅 张博 陈少华 Han Mingjie;Peng Zhilong;Yao Yin;Zhang Bo;Chen Shaohua

作者机构：北京理工大学先进结构技术研究院北京100081 北京理工大学轻量化多功能复合材料与结构北京市重点实验室北京100081 

基　　金：国家自然科学基金(12022211,11872114,12032004) 北京市自然科学基金(3212011)资助项目 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2021年第53卷第6期

页      码：1609-1621页

摘      要：界面黏附和脱黏的可调控在攀爬装置、黏附开关、机械抓手等方面具有重要的应用需求.针对磁敏感薄膜-基底界面,开展了薄膜初始曲率及外加磁场对界面黏附性能影响机制的研究.首先实验制备了具有初始曲率的磁敏感薄膜,分别开展了具有初始曲率的磁敏感薄膜-基底界面撕脱实验及理论研究,研究了薄膜初始曲率、弯曲刚度和外加磁场强度对界面黏附性能的影响规律.实验和理论结果一致表明:具有初始曲率的磁敏感薄膜-基底界面黏附力随薄膜初始曲率的增大而减小,而外加磁场能够有效提高界面黏附力;相比于初始零曲率薄膜-基底界面稳态撕脱力与薄膜弯曲刚度无关,薄膜弯曲刚度减弱了具有初始曲率薄膜-基底界面的稳态撕脱力.进一步从能量角度分析了界面等效黏附性能,揭示了薄膜弯曲能、磁场势能、界面黏附能的相互竞争机制.最后,基于本文的实验及理论结果,提出了一种磁场和薄膜初始曲率协同调控的简易机械抓手,可连续实现物体的拾取、搬运和释放功能.本文结果不仅有助于理解多场调控的界面可逆黏附机制,对界面黏附可控的功能器件设计亦提供了一种新方法.

主 题 词：磁敏感薄膜 初始曲率 磁场强度 可调黏附 机械抓手 

学科分类：08[工学] 080102[080102] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6052/0459-1879-21-091

馆 藏 号：203104776...