Адгезия полидиметилсилоксана в ходе молекулярного связывания

Л.М. Дорогин, И.М. Соснин ORCID logo , Е.Г. Акимов, В.И. Агенков показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 02 октября 2018; Исправлена: 18 ноября 2018; Принята: 20 ноября 2018
Цитирование: Л.М. Дорогин, И.М. Соснин, Е.Г. Акимов, В.И. Агенков. Адгезия полидиметилсилоксана в ходе молекулярного связывания. Письма о материалах. 2019. Т.9. №1. С.58-63
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-1-58-63

Аннотация

Рассматривается адгезия между полидиметилсилоксаном (PDMS) и стеклянным шаром в процессе превращения PDMS из вязкой жидкости в вязкоупругое тело.Исследуется превращение материала ПДМС из несвязанной жидкости в полностью связанное твердое состояние с точки зрения контактной механики по классической схеме Джонсона-Кендалля-Робертса (JKR). Образец материала ПДМС был получен смешиванием двух жидкостей – ПДМС-основы и связывающего реактива в заданной пропорции, и дальнейшего непрерывного измерения адгезии, происходящего в ходе химической реакции связывания. Показано, как адгезия между полидиметилсилоксаном (ПДМС) и стеклом зависит от плотности связывания молекулярной сети ПДМС. Образец находился в жидком состоянии первых 16 часов. В жидком состоянии адгезионное взаимодействие может быть количественно описано как результат образования капиллярного мостика с незначительным влиянием вязкости жидкости вплоть до момента гелеобразования. Далее, образец превратился в мягкую гелеобразную структуру, что соответствует образованию перколированной молекулярной сети. Показано, что в период превращения жидкости в гель ее вязкость возрастает на несколько порядков величины (~3 порядка величины за 8 часов). Сила адгезионного взаимодействия как функция времени также демонстрирует резкий рост при приближении к точке гелеобразования ПДМС, где ПДМС проявляет себя как очень липкий материал, подобный чувствительным к давлению адгезивам. В течение этого переходного периода контактная механика характеризуется образованием струн и необратимой деформацией, которые не наблюдаются ни в изначальном жидком состоянии, ни в полностью связанном состоянии. В дальнейшем гелеобразный материал ПДМС затвердевает, что сопровождается изменением динамических параметров контактного взаимодействия, а также снижением адгезионного «износа» поверхности ПДМС.

Ссылки (13)

1. K. L. Johnson, K. Kendall, and A. D. Roberts. Proc. R. Soc. London, Ser. A. 324, 301 (1971). Crossref
2. R. W. Style, C. Hyland, R. Boltyanskiy, J. S. Wettlaufer, and E. R. Dufresne. Nat. Commun. 4, 2728 (2013). Crossref
3. K. E. Jensen, R. Sarfati, R. W. Style, R. Boltyanskiy, A. Chakrabarti, M. K. Chaudhury, and E. R. Dufresne. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, 14490 (2015). Crossref
4. R. W. Style, A. Jagota, C. Y. Hui and E. R. Dufresne. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 8, 99 (2017). Crossref
5. O. D. Gordan, B. N. J. Persson, C. M. Cesa, D. Mayer, B. Hoffmann, S. Dieluweit, and R. Merkel. Langmuir. 24, 6636 (2008). Crossref
6. B. N. J. Persson, A. Kovalev, M. Wasem, E. Gnecco, and S. N. Gorb. EPL. 92, 46001 (2010).
7. A. Jagota, D. Paretkar and A. Ghatak. Phys. Rev. E: Stat., Nonlinear, Soft Matter Phys. 85, 51602 (2012). Crossref
8. F. Chambon and H. H. Winter. J. Rheol. 31, 683 (1987).
9. A. Tiwari, L. Dorogin, A. I. Bennett, K. D. Schulze, W. G. Sawyer, M. Tahir, G. Heinrich and B. N. J. Persson. Soft Matter. 13, 3602 (2017). Crossref
10. J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces, 3rd edn, London, Academic (2011) 674 p.
11. C. Creton and M. Ciccotti. Rep. Prog. Phys. 79, 46601 (2016). Crossref
12. P.-G. de Gennes, F. Brochard-Wyart, and D. Quere. Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves, New York, Springer (2004) 292 p.
13. L. Dorogin and B. N. J. Persson. Soft Matter. 14, 1142 (2018). Crossref