ソフトマテリアルの粘着剥離過程における時空パターンとその制御

软材料粘合剥离过程中的时空格局及其控制

基本信息

批准号：
14045254
负责人：
戸田昭彦
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14045254/
关键词：
粘着剥離自励振動メニスカス不安定性時空パターン

项目摘要

バネに接続した粘着テープを一定の速度で引き上げて、貼り付けた基板から剥離すると、剥離速度に応じて典型的な剥離形態が2種類知られている。これらは、メニスカス不安定性と考えられているフィンガリングにより、粘着剤とテープの間に空気が進入するトンネル状形態が形成されるか否かによって分類される。この現象は高分子粘着剤の(時間温度換算即に従う)粘弾性的性質の剥離速度依存性に大きく影響され、ソフトマテリアルの微視的性質がマクロな現象に現れる典型的な現象として興味深い。さらには、剥離現象の物理的基礎を理解することにより、実用上の制御の可能性を検討することを本研究の目的とした。剥離は1次元的な剥離線で生じるので、剥離の時間的推移が剥離後の粘着剤のパターンとして粘着テープ表面に残される。今回の我々の研究により、系全体の堅さ(直列につなぐバネの係数)と剥離速度を適当に設定すれば、トンネル状形態の有無によって上記の二つの領域が時空パターンを形成することが見いだされた。すなわち中間速度域でバネ定数が小さい場合には、剥離荷重の振動にあわせて低速剥離と高速剥離が交互に現れる。バネ定数が大きくなり、自励振動しない領域では低速剥離と高速剥離が時空間欠的に表れる。剥離が実現するために必要な時間とシステム固有の緩和時間に関する議論により、これらの時空パターンを定性的に理解るモデルを提案した。さらには、高分子粘着剤の粘弾性的性質を粘着テープ剥離のダイナミクスに取り入れたモデルを提案し、界面での臨界剥離荷重が正の剥離速度依存性を持つべきであることを示し、その微視的なモデルを提案した。

当连接到弹簧的粘合带以恒定的速度拉高并从附着的底物剥离时，根据剥离速度，已知两种典型的剥离形式。这些是根据被认为是半月板不稳定性的指法形成类似隧道的配置的指法，在该配置中，空气在粘合剂和胶带之间进入。这种现象受到聚合粘合剂的粘弹性特性（假设时间温度转换）的释放速率依赖性的极大影响，并且很有趣，是一种典型的现象，其中软材料的显微镜特性出现在巨噬细胞现象中。此外，这项研究的目的是通过了解剥离现象的物理基础来检查实际控制的可能性。由于剥离发生在一维剥离线上，因此脱皮的时间进展保留在胶带的表面上，作为剥离后粘合剂的模式。我们目前的研究发现，如果整个系统的刚度（串联连接的弹簧系数）和剥离速度适当设置，则取决于隧道样形态的存在或不存在，以上两个区域形成了时空模式。也就是说，当弹簧常数在中间速度范围内很小时，根据剥离负载的振动，缓慢的剥离和高速剥离交替出现。春季常数增加，在没有自激发振动，缓慢的剥离和高速剥离的区域中，在时空缺陷中观察到。我们提出了一个模型，该模型通过讨论实现分离所需的时间和系统特定的放松时间来定性地理解这些时空时间模式。此外，我们提出了一个模型，该模型将聚合物粘合剂的粘弹性特性纳入胶带剥离的动力学中，表明界面处的临界剥离负载应具有正剥离速率的依赖性，并提出了对此的显微镜模型。