heal.abstract |
Οι βιομιμητικές επιφάνειες, εμπνευσμένες από τις φυσικές υφές που βρίσκονται σε φυτά, ζώα και άλλα βιολογικά συστήματα, έχουν τραβήξει την προσοχή για τα μοναδικά τους χαρακτηριστικά και ιδιότητες σε μηχανολογικές εφαρμογές, ιδίως στον έλεγχο της τριβής. Αναπαριστώντας τα χαρακτηριστικά των επιφανειών μικρο- και νανοκλίμακας που παρατηρούνται στη φύση, όπως τα λέπια των ερπετών ή η τραχύτητα των φυτικών φύλλων, οι επιφάνειες αυτές συμβάλλουν στην εύρεση μεθόδων ελέγχου και ακριβή υπολογισμού του συντελεστή τριβής(CoF) που επιδιώκεται για την εκάστοτε εφαρμογή και για διάφορα μηχανολογικά συστήματα. Η παρούσα μελέτη διερευνά την επίδραση διαφορετικών επιφανειακών υφών - που κυμαίνονται από κορυφογραμμές και αυλακώσεις έως ιεραρχικές δομές - στις ιδιότητες τριβής βιομιμητικών επιφανειών. Μέσω υπολογιστικής ανάλυσης, διαπιστώθηκε ότι τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας επηρεάζουν σημαντικά τη συμπεριφορά τριβής, με περίπλοκης/πολλαπλής κλίμακας υφές να μειώνουν συχνά τον CoF μέσω ενισχυμένων αλληλεπιδράσεων επιφάνειας, ενώ πιο λεία ή πιο κανονικά μοτίβα μπορεί να τον αυξάνουν λόγω μειωμένων σημείων επαφής. Επιπλέον, ο προσανατολισμός της υφής έναντι της κατεύθυνσης της κίνησης έπαιξε κρίσιμο ρόλο στη μεταβολή των δυνάμεων τριβής. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η βελτιστοποίηση της επιφανειακής υφής μπορεί να παρέχει εξατομικευμένο έλεγχο της τριβής, προσφέροντας πιθανές εφαρμογές σε τομείς όπως η ρομποτική, οι ιατρικές συσκευές και η προηγμένη κατασκευή. Οι γνώσεις αυτές ανοίγουν νέες δυνατότητες για το σχεδιασμό επιφανειών που μειώνουν τη φθορά και την κατανάλωση ενέργειας, ενώ παράλληλα βελτιώνουν την απόδοση των μηχανολογικών συστημάτων. |
el |