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软质材料表面微织构的动态摩擦行为研究

软质材料与硬质部件接触摩擦时会引发明显的摩擦失稳现象，严重影响机械设备的精度。织构化是调控材料摩擦性能的有效手段，相比于表面改性其具有环保和工艺简单等优势，并在硬质材料中已得到了长足的发展，而在软质材料中的研究仍处于探索阶段。为此，本文采用光刻-转印方法制作了不同织构单元面积的正三角形、菱形、正方形、圆形以及正六边形五种PDMS织构阵列，并在原位摩擦实验台进行摩擦力测定及振动状态观测。结果表明织构阵列能够明显减少软质材料的动态摩擦力及其波动。当织构类型为菱形时，具有最佳的减摩效果；当织构类型为正六边形时，具有最佳的稳定摩擦效果。通过观测后发现织构不仅能大幅减小实际摩擦接触面积，并且织构的振动呈随机状态（振动模式为拉伸-回弹振动），多个织构的随机振动会合成为更加平稳的振动谱。以此揭示了PDMS织构单元的动态摩擦行为及其机理，并对于软质材料表面织构设计具有一定的指导作用。