Page 120 - 摩擦学学报2025年第9期

1374 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

1 N

0 s 30 ms 40 ms 200 ms 2 s 10 s 100 s 300 s
5 N

0 s 20 ms 60 ms 400 ms 2 s 10 s 100 s 300 s
9 N

0 s 20 ms 100 ms 300 ms 2 s 10 s 100 s 300 s
16 N

0 s 10 ms 100 ms 400 ms 2 s 10 s 100 s 300 s
(a) Selected optical interference images acquired at 1, 5, 9, 16 N

14 1 N t=0.7 s
5 N
9 N
12
Indentation depth, d/μm 10 8 6 4
16 N

0 2
0.01 0.1 1 10 100 1 000
Time/s
(b) Variation curve of indentation depth with time under different loads
Fig. 7 Optical interference images during loading process and the curves of indentation depth with time
图 7 加载过程的光干涉图像和压痕深度随时间的变化曲线

2 图像，肉眼可观察到接触直径逐渐缩小且消失，表明

2a 10 ms
1 0 Zero point −198.6 30 ms 卸载阶段PDMS薄膜呈现出随时间而变化的应力松弛
50 ms
Indentation depth/μm −1 Increasing with time −3 376.4 −2 094.4 −1 183.2 −603.8 Increasing with time 5 s 渐消失，这是因为分子链段热运动使得缠节点散开，
150 ms
1 s
现象，此时随着外力的消失为之相平衡的内应力也逐
10 s
−2
从而引起分子链产生相对滑移，于是分子链的构象重
−3
态，宏观上表现图9(a)和(b)中紫色区域部分形变量迅
−4 −4 210.7 −3 800.7 新排列，即令其从伸展状态逐渐恢复至原本的蜷曲状
2a
−5 速恢复变形而最终大致恢复至加载前的状态. 究其原
−800 −400 0 400 800 1 200
Radial position/μm 因，这是由于线性聚合物PDMS的分子链不发生质心
Fig. 8 PDMS curves of surface deformation profiles of thin 位移，不像交联状聚合物那样分子间质心位移被永久
films as a function of time
地留了下来而不能恢复至原本的状态.
图 8 PDMS薄膜表面变形轮廓随时间变化的曲线

而产生了高弹形变；在持续载荷下，材料内部的高分 3 结论
子链段运动随着时间的推移减缓而逐渐达到了1个动 a. 针对软接触生物界面的机械大变形演变规律
态平衡，呈现出形变量(2 a和d)随时间波动很小；图9(c) 不清楚以及变形与摩擦学特性之间关联性匮乏的研
所示为在1、5、9、16 N工况下卸载时采集的部分光学 究现状，自主搭建了1套针对软接触表面的光学测量