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  粘附行為不僅影響設(shè)備和結(jié)構(gòu)的功能和性能，還直接決定了系統(tǒng)的可靠性。作為衡量粘附性能的重要指標(biāo)，粘附耐久性對(duì)各種粘附系統(tǒng)的服役壽命和魯棒性起著決定性作用。然而，物體在表面上能夠持續(xù)粘附多久是一個(gè)持續(xù)了數(shù)個(gè)世紀(jì)的謎題，這歸因于其復(fù)雜的影響因素及粘附壽命的長(zhǎng)時(shí)間跨度—從幾毫秒（例如液滴撞擊、變色龍捕食和壁虎攀爬）到幾秒（機(jī)器人運(yùn)動(dòng)）、幾分鐘（機(jī)器人抓手和微納組裝）、幾小時(shí)/幾周（醫(yī)用貼片和敷料）、幾個(gè)月/幾年（可穿戴設(shè)備、復(fù)合材料和藻類(lèi)污染）、甚至數(shù)個(gè)世紀(jì)（如基礎(chǔ)設(shè)施的加固）。即便在現(xiàn)今，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)長(zhǎng)期尺度下的粘附壽命仍是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。盡管學(xué)者們已進(jìn)行了大量的耐久性測(cè)試和試驗(yàn)，并發(fā)展了相應(yīng)的理論模型來(lái)解釋粘附失效機(jī)理并進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，但大多數(shù)理論僅提供經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式，往往局限于特定工況或應(yīng)用場(chǎng)景，未能深度探討潛在的力學(xué)機(jī)理。此外，現(xiàn)有基于物理機(jī)制的相關(guān)基礎(chǔ)研究往往只關(guān)注裂紋擴(kuò)展引起的快速脫粘，僅適用于界面粘彈性耗散主導(dǎo)的短期粘附行為，無(wú)法解釋諸如掛鉤失效等長(zhǎng)期粘附后的突然脫粘現(xiàn)象，更難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)長(zhǎng)時(shí)間尺度下的粘附壽命。

  相關(guān)研究以“Long-term adhesion durability revealed through a rheological paradigm”為題發(fā)表在Science 子刊 Science Advances上。夏焜校長(zhǎng)講席教授、高華健院士、王冠楠研究員為論文共同通訊作者；新加坡南洋理工大學(xué)博士后研究員令狐昌鴻（導(dǎo)師高華健院士和夏焜校長(zhǎng)講席教授）為本文第一作者；浙江大學(xué)吳銳博士（導(dǎo)師王冠楠研究員）、新加坡南洋理工大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士（導(dǎo)師夏焜校長(zhǎng)講席教授）為論文共同第一作者。其他作者包括中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)本科生和新加坡南洋理工大學(xué)暑研學(xué)生陳煜晴、浙江大學(xué)博士生黃玉麟、新加坡南洋理工大學(xué)本科生 Young Jae Seo、新加坡南洋理工大學(xué)李華教授。

圖1. 自然界和日常生活中觀察到的三種典型脫粘方式。(a) 裂紋擴(kuò)展導(dǎo)致的立刻脫粘：細(xì)小的沙粒粘附在指尖，在抬起指尖時(shí)通過(guò)裂紋擴(kuò)展方式迅速脫粘。(b) 蠕變脫粘：一個(gè)負(fù)載4.5千克礦泉水的掛鉤粘附在櫥柜底部，經(jīng)過(guò)一段穩(wěn)定粘附時(shí)間后突然脫落。(c) 永久粘附：古人使用礦物顏料創(chuàng)作的在巖畫(huà)作品留存了數(shù)萬(wàn)年。即使在今天，通過(guò)掃描電子顯微鏡仍能清楚地觀察到顏料顆粒牢固地粘附在巖石表面。

原文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt3957

作者簡(jiǎn)介：

令狐昌鴻

  新加坡南洋理工大學(xué)博士后研究員（導(dǎo)師高華健院士和夏焜校長(zhǎng)講席教授）。

  浙江大學(xué)工程力學(xué)學(xué)士和固體力學(xué)碩士（導(dǎo)師宋吉舟教授）、新加坡南洋理工大學(xué)固體力學(xué)博士（導(dǎo)師高華健院士和夏焜校長(zhǎng)講席教授）。長(zhǎng)期致力于智能界面粘附力學(xué)及其應(yīng)用、軟物質(zhì)力學(xué)、斷裂力學(xué)研究。研究主要基于界面力學(xué)、物理和化學(xué)原理，揭示不同條件下界面粘附強(qiáng)度強(qiáng)弱控制的機(jī)理，探索界面粘附強(qiáng)度調(diào)控的規(guī)律；并基于此，利用智能材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研發(fā)自適應(yīng)界面粘附系統(tǒng)，集成并應(yīng)用于機(jī)器人、機(jī)械手、無(wú)人機(jī)、智能可穿戴、柔性電子器件、微納組裝、巨量微轉(zhuǎn)移、生物醫(yī)療、超材料、航空航天航海等領(lǐng)域。在JMPS、EML、IJSS、PNAS、National Science Review、Science Advances、Nature Communications、npj Flexible Electronics、Advanced Functional Materials、Soft Matter等國(guó)際知名期刊上發(fā)表SCI論文30多篇，于Elsevier發(fā)表專(zhuān)著一章。授權(quán)中國(guó)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利7項(xiàng)，實(shí)用新型專(zhuān)利6項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)際專(zhuān)利2項(xiàng)。同時(shí)，擔(dān)任國(guó)際期刊 Int. J. Smart. Nano. Mater. 的青年編委，以及JMPS、Sci. Adv.、Adv. Funct. Mat.、Adv. Intell. Syst.、Adv. Robot. Res.、EML、IJMS 、Research、The Innovation 等十多本SCI期刊的審稿人。

吳銳

  浙江大學(xué)博士，導(dǎo)師王冠楠和徐榮橋教授。主要從事界面粘附力學(xué)及其應(yīng)用、結(jié)構(gòu)加固分析和復(fù)合材料理論研究。在Science Advances、IJMS、Composite Structures、Engineering Structures等國(guó)際知名期刊上發(fā)表SCI論文9篇。曾獲得國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金等獎(jiǎng)勵(lì)榮譽(yù)。2022-2023年獲得國(guó)家留學(xué)基金委資助赴新加坡南洋理工大學(xué)機(jī)械與航空工程學(xué)院夏焜教授課題組聯(lián)合培養(yǎng)。