Липкая подушечка - Sticky pad

Эта статья о подушках для предотвращения скольжения. Подушечки для удаления загрязнений с обуви и колесных тележек см. Липкий коврик.

Липкие подушечки представляют собой фрикционные устройства, используемые для предотвращения скольжения предметов по поверхности, эффективно увеличивая трение между предметом и поверхностью.

Липкие подушечки используются для закрепления предметов на гладкой или наклонной поверхности, чтобы предметы, положенные на эту поверхность, могли соскочить из-за недостаточного трения при наклоне или движении поверхности.[1]Подушечка имеет большой коэффициент трения как с базовой поверхностью, так и с положенным на нее предметом, что предотвращает перемещение как липкой подушечки относительно поверхности, так и предметов, уложенных на подушку, от движения относительно подушки. Липкие прокладки обычно используются на приборных панелях автомобилей, где силы, вызванные ускорением транспортного средства, могут привести к тому, что предметы, помещенные на приборные панели, соскользнут с гладкой поверхности приборной панели.

Вопреки застежки, липкие подушечки не прикрепляют предметы к поверхности. Они просто предотвращают скольжение предметов по поверхности до тех пор, пока не будет превышен пороговый угол ускорения или угла наклона. Липкие подушечки также обычно не используют клеи. Из-за этого они легко отделяются от поверхности, и им нужна сила тяжести для выполнения своих задач. В частности, сила, действующая на объект, должна иметь составляющую, перпендикулярную поверхности и направленную к ней. Это отличается от Лента микросхема где адгезия объекта достигается за счет микроскопических пузырьков на поверхности, которые функционируют как маленькие присоски. Липкие подушечки сделаны из резиноподобных материалов. Это помогает рассеивать кинетическую энергию при вибрации базовой поверхности, так что объект на подушке сохраняет достаточно большую поверхность контакта с подушкой, а силы тангенциального трения предотвращают скольжение предметов относительно подушки.

Принцип действия

Хотя основные принципы липких подушечек просты, физика может быть сложной из-за множества специфических и иногда противоречивых требований, возникающих при практическом использовании. Механизмы, используемые в материалах с высоким коэффициентом трения, выходят за рамки простых Кулоновское трение.[2][3]Они могут сочетаться с другими механизмами, такими как рассеяние энергии в вязких материалах или адгезия.

Вышеупомянутые требования создают множество проблем при проектировании. Чтобы хорошо работать на вибрирующих поверхностях, колодки обычно изготавливаются из мягких, похожих на резину материалов с очень высокими коэффициентами трения. Конструкции стремятся достичь определенного уровня адгезии (например, для использования на вертикальных или очень крутых поверхностях) без ущерба для легкого отсоединения и непрерывного использования без остатков. Некоторые приложения (например, приклеивание смартфонов или планшетов к вертикальной поверхности) требуют высокой степени надежности, чего трудно достичь без сильного прилипания к поверхностям.

Чтобы соответствовать требованиям, используются различные инновационные подходы и инженерные материалы. В некоторых конструкциях помимо высокого трения и мягкости применяется прилипание на основе вакуума (см., Например, микровсасывающие ленты ).[4]Другая разработка включает в себя проекты, которые находят вдохновение в природе, особенно в животных, которые могут взбираться на стены и потолки, например, гекконы, [5][6][7][8][9]различные виды насекомых[10], квакши[11], или хамелеоны.[12]

Механизмы насекомых, которые могут взбираться на стены и потолки, помогают понять, как создавать поверхности с чрезвычайно высоким трением, которые не демонстрируют слишком большого прилипания для практического применения.[10] Способности гекконов были интенсивно изучены, чтобы выяснить, как приклеивание вертикальных стен или потолков может сочетаться с возможностью легкого и быстрого отделения, что позволяет гекконам быстро перемещаться.[5] Было обнаружено, что Сила Ван-дер-Ваальса а не трение или адгезия - это самый важный механизм, стоящий за способностями геккона.[6] Это означает, что искусственные конструкции, имитирующие лапы геккона, должны основываться на максимальном контакте поверхности между объектом и подушечкой, что менее практично в некоторых ситуациях, например, когда подушечки используются на неровных поверхностях или когда предметы, помещенные на подушку, не иметь плоские поверхности. С другой стороны, механизмы в лапах гекконов помогают создавать материалы с надежным прилипанием и легким отсоединением в то же время.[5] Механизмы, используемые у гекконов, древесных лягушек и некоторых насекомых, также были изучены на предмет самоочищения, что позволило бы искусственным материалам сохранить способность предотвращать скольжение после продолжительного использования в грязной среде.[10][11]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кэролайн Ширлок (январь 2012 г.). «Липкие подушечки». Камбуз для лодок. Архивировано из оригинал на 2017-09-02. Получено 2017-09-02.
  2. ^ Елена Лоредана Делади (2006). Статическое трение в резинометаллических контактах применительно к процессу формования резиновых прокладок (PDF) (Тезис). Университет Твенте. Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.
  3. ^ Ульрика Петтерсон (2005). Дизайн поверхности для высокого и низкого трения (PDF) (Тезис). Уппсальский университет. Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.
  4. ^ Озджанлы, Осман Джан (16 марта 2010 г.). "В поисках следующего плаката". Forbes. Архивировано из оригинал на 2017-09-02. Получено 2017-09-02.
  5. ^ а б c Цюань Сю, Иян Ван, Трэвис Шихао Ху, Тони Х. Лю, Дашуай Тао, Питер Х. Невяровски, Ю Тянь, Юэ Лю, Лиминг Дай, Яньцин Ян и Чжэньхай Ся (20 ноября 2015 г.). «Надежные возможности самоочищения и микроманипуляции шпателей гекконов и их биомиметиков». Nature Communications. Архивировано из оригинал на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ а б Мена Р. Клиттич, Майкл К. Уилсон, Крейг Бернард, Рошель М. Родриго, Остин Дж. Кейт, Питер Х. Невяровски и Али Диноджвала (13 марта 2017 г.). «Влияние модуля упругости субстрата на адгезию гекконов». Природа. Архивировано из оригинал на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ «Лента Gecko». Стэнфордский университет. Архивировано из оригинал на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.
  8. ^ Ричард Блэк (1 июня 2003 г.). «Геккон вдохновляет липкую ленту». BBC. Архивировано из оригинал на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.
  9. ^ А.К. ГЕЙМ, С.В. ДУБОНОС1, И.В. ГРИГОРЬЕВА, К.С. НОВОСЕЛОВ, А.А. ЖУКОВ, С.Ю. ШАПОВАЛ (1 июня 2003 г.). «Микрофабричный клей, имитирующий волосы на ногах геккона» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  10. ^ а б c "Как палочники оттачивают трение, чтобы не прилипать". Новости Phys.org. Phys.org. 19 февраля 2014 г. Архивировано с оригинал на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.
  11. ^ а б «Лягушачьи лапки могут решить липкую проблему». Новости Phys.org. Phys.org. 3 июля 2011 г.. Получено 2017-09-05.
  12. ^ Марлен Спиннер, Гвидо Вестхофф и Станислав Н. Горб. «Субпальцевые щетинки на лапах хамелеона: микроструктуры, улучшающие трение, для широкого диапазона шероховатостей субстрата». Природа. Архивировано из оригинал на 2017-09-05. Получено 2017-09-05.