很多人都听过篮球鞋在光滑球场上滑动时,发出的“嘎吱”声。这是为什么呢?哈佛大学科学研究发现,这种声音源于软质材料表面的波浪状形变,他们还揭示了这种效应的调控方式,有望实现材料间摩擦力的控制。相关研究2月26日发表于《自然》。
理解两种表面间的动力学作用,可为从合成材料到地质断层等各类系统的摩擦效应提供新见解。当软质材料在刚性表面滑动时会产生嘎吱声。此前,对不同表面间相互作用的研究表明,两种材料粘附滑动时会产生脉冲,但这些研究聚焦于不会产生嘎吱声的缓慢运动。
哈佛大学的Katia Bertoldi和合作者聚焦于会产生噪音的快速表面相互作用,拍摄了篮球鞋与光滑玻璃板接触时发出的嘎吱声,通过高速成像捕捉到橡胶鞋底在表面脉冲式爆发变形的过程。
他们发现,嘎吱声的音调与脉冲频率相匹配,而频率由鞋底的硬度和厚度决定。他们还发现,若柔软表面光滑,脉冲则呈不规则分布且不会产生尖锐声响;而带纹理的表面(如运动鞋的防滑纹路)能产生稳定的脉冲频率,从而形成高音调的嘎吱声。
荷兰阿姆斯特丹纳米光刻高级研究中心的学者BartWeber在同期新闻观点文章中评论称,这项研究引发了关于强固定界面滑动本质的深层探问,“若能最终理解并控制这些过程,或将为有针对性地调节摩擦行为开辟新途径”。
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41586-026-10132-3
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