Journals / El-Cezeri / 2021 / Cilt: 8 - Sayı: 1
Understanding the Mechanisms of Adhesion on Model Biomimetic Nanostructures
- Journal
- El-Cezeri
- Pages
- 220–230
- DOI
- —
Abstract
This work investigated the basic adhesion mechanisms of biomimetic elastomeric nanostructures using molecular dynamics simulation. The model based on a network of beads in the form of a specifically shaped pillar interacting with a flat substrate has demonstrated to capture the directionality of adhesion and the geometric asymmetry. The simulation results showed an excellent match with the experimental results of similar systems. Our results have explained the mechanisms behind strong adhesion and easy detachment. The stress concentration occurring when the displacement is imposed in the opposite direction to the angle of pillar tilt allows easy detachment as an unzipping effect. We have also found that by switching the angle of displacement one can increase or decrease the overall adhesion strength 4-folds or more. This work has potential implications for creating uniquely designed micro or nano-structures with desired attachment and detachment properties.
Özet
Bu çalışma, moleküler dinamik simülasyon metodunu kullanarak biyomimetik elastomerik nanoyapıların temel yapışma mekanizmalarını araştırdı. Düz bir alt tabaka ile etkileşime giren özellikli olarak şekillendirilmiş bir sütun şeklindeki bir boncuk ağına dayanan model, yapışmanın yönselliğini ve geometrik asimetriyi yakaladığını göstermiştir. Simülasyon sonuçları benzer sistemlerin deneysel sonuçlarıyla mükemmel bir uyum göstermiştir. Sonuçlarımız, güçlü yapışma ve kolay ayrılmanın arkasındaki mekanizmaları açıklayabilmiştir. Yer değiştirme, sütun eğiminin açısına zıt yönde uygulandığında ortaya çıkan gerilme konsantrasyonu, bir fermuar açma efekti göstererek olarak kolay ayrılma sağladı. Ayrıca yer değiştirme açısının değiştirilmesiyle genel yapışma mukavemetinin 4 kat veya daha fazla artırılabileceğini veya azaltılabileceğini gözlemledik. Bu çalışmanın, istenen yapışma ve ayrılma özelliklerine sahip benzersiz bir şekilde tasarlanmış mikro veya nanoyapılar oluşturabilme üzerinde potansiyel etkileri vardır.