Eliminerer irriterende løkker og vabler i klæbemidler

Blister (små luftlommer) eller løkker i plaster eller tape kan være ret irriterende og svære at fjerne. Hvad mere er, de kan også påvirke de materialer, der bruges til at fremstille fleksibel elektronik og blød robotik. Forskere fra Eindhoven University of Technology og University of Twente har undersøgt afskrælningen af ​​løkkeklæbende tape og udviklet en ny model til at forklare, hvordan man bedst fjerner besværlige løkker. Den nye forskning er offentliggjort i Europæiske Fysikbreve.

Forestil dig et bånd, hvor de to klæbende sider er klæbet sammen, hvilket resulterer i en løkke. Hvis du forsøger at fjerne løkken ved at trække i de to løkkeender, sker der noget overraskende.

Størrelsen af ​​kontaktområdet mellem de klæbrige sider begynder at falde, men løkken løsnes derefter ikke, som du kunne forvente. I stedet, mens du piller de to sider fra hinanden, løkken krymper bare i størrelse, indtil den når en kritisk lille størrelse og løsnes så til sidst.

Denne opsigtsvækkende adfærd forvirrede Twan Wilting, Ph.D. kandidat i Fluids and Flows-gruppen i Institut for Anvendt Fysik på TU/e ​​i samarbejde med Hanneke Gelderblom, i ret lang tid. "Jeg stødte på denne effekt for et par år siden og kunne ikke finde en løsning online. Jeg kontaktede endda YouTubere for at få en løsning, men til ingen nytte."

Så i 2019, Wilting deltog i et kursus af Jacco Snoeijer (Det Naturvidenskabelige og Teknologiske Fakultet, University of Twente), hvor Snoeijer diskuterede klæbemidler og talte om de YouTube-videoer, som Wilting var alt for bekendt med. "Jeg blev kontaktet af Twan med problemet bagefter, og han spurgte mig, om jeg ville være interesseret i at arbejde sammen med ham om det, " siger Snoeijer. "Vi blev enige om at samarbejde, og tingene gik hurtigt efter det."

Eksperimentelle udfordringer

Fjernelse af løkker og vabler har betydning for mere end blot plaster og klæbende tape, som Jacco Snoeijer påpeger. "Når du arbejder med materialer til tynd fleksibel elektronik og blød robotik, det er vigtigt at vide, hvilke kræfter der skal anvendes for at fjerne vabler eller løkker. Ellers, du står over for udsigten til permanent at beskadige materialet."

For at studere, hvordan sløjfer ændrer sig, når de udsættes for varierende afskalningskræfter og hastigheder, forskerne besluttede at undersøge, hvordan loops udviklede sig i forskellige bånd. Men de havde brug for en pålidelig måde at lave lige tapesløjfer på i laboratoriet.

"I lige båndløkker er de to klæbende sider af båndet perfekt justeret eller parallelle. Hvis de to sider ikke var parallelle, løkken ville sno sig efterhånden som størrelsen faldt, og vi ønskede at undgå enhver snoet fysik, " bemærker Wilting. "Da vi ikke havde automatiserede enheder, vi skulle lave løkkerne i hånden. Det siger sig selv, at det var en afprøvende og prøvende proces."

Når afskalningseksperimenterne var afsluttet, forskerne brugte observationerne til at konstruere en ny model, der beskriver løkkekrympningsprocessen og giver en indikation af den kritiske løkkestørrelse (før den endelige afsløring) og den kritiske afskalningskraft.

"Modellen matcher de eksperimentelle observationer meget godt. Måske vil vi i fremtiden tilføje mere til modellen, især om, hvordan klæbemidlerne udvikler sig under udslyngning, " siger Snoeijer.

Det er én ting at fjerne løkker i specialfremstillede bånd, men det er en anden ting at fjerne løkker i praktiske omgivelser. Wilting og forskerne ved, at der er masser af anvendelsesmuligheder for deres model i den virkelige verden:"Blister og løkker forekommer i flerlagsbelægninger, fleksibel elektronik, blød robotik, selv under fremstillingen af ​​grafen (materialet lavet af kulstofatomer i et honeycomb-gitter, der er et kulstofatom tykt). Det betyder, at du skal vide, hvad der sker under folde- og selvklæbningsprocesser, og det er her, vores model helt sikkert kan hjælpe."

Serendipity og videnskabskommunikation

Endelig, der er betydelig serendipity om denne forskningsundersøgelse. Martin Essink sad ved siden af ​​Wilting under det kursus givet af Jacco Snoeijer i 2019, en ph.d. kandidat, der arbejder med Snoeijer, som opfordrede Wilting til at henvende sig til Snoeijer om puslespillet. Dertil kommer, Snoeijer var vejleder for Hanneke Gelderblom, Wiltings vejleder ved TU/e. Alle fire er forfattere på dette nye papir.

Så løkker, der dannes i klæbebånd, fleksibel elektronik, og grafenflager må hellere passe på. Deres fremtid er ved at blive konstruktivt opklaret.