科學家利用高速攝像機揭示了膠帶剝離行為的物理原理

說到膠帶，大家應該都不陌生，它是日常生活用品，用途相當廣泛。但是，就是這么一個常見的東西，其背后隱藏的物理原理卻一直困擾著科學家們。

剝離膠帶表面是一個熟悉的，但往往令人沮喪的經歷。雖然它在某些點上仍然牢牢地附著在表面，但在其他點，它會很快脫落。直到最近，人們才對這種行為背后的物理學原理有了深入的了解，但2010年的研究揭示了一種典型的模式，即剝離會在毫米的尺度上反復停止和開始。在2015年進一步研究了這種情況，揭示了這種宏觀的粘滑行為是由于在粘滑帶與剝離帶之間的前端附近釋放的能量造成的。

現在團隊已經用一個安裝在顯微鏡上的高速攝像機，以及一個精確控制剝離速度和角度的電機，對這一過程進行了前所未有的詳細研究。他們的測量結果顯示，當膠帶粘的時間較長時，隨后的滑動將覆蓋更大的距離，這兩個量遵循嚴格的立方根關系?；凭嚯x也隨剝離角和膠帶剛度線性增加。

這種行為的產生是因為膠帶的粘合劑和彎曲點都會在粘貼過程中形成彈性勢能。在滑動過程中，這個勢能隨后以動能的形式在磁帶的分離前沿釋放出來。根據這些見解，研究人員構建了一個理論模型，其中包含了能量預算所依據的立方根關系。他們的模擬準確地預測了具有各種性質的膠帶的剝離行為。

有趣的是，研究小組的模型能夠重現在分離前沿傳播的波，該波垂直于磁帶，并且在滑動過程中傳播速度可達每秒900米。這種行為的原因還沒有得到解釋，但研究人員將其與固體材料裂紋的發展進行了比較。因為在這兩種情況下，新的表面都是沿著傳播線形成的。在未來的工作中，團隊希望通過他們的模擬來了解這種神秘的行為。