División de contacto en adhesión y fricción en seco: reduciendo la influencia de la rugosidad

Se piensa que dividir una gran área de contacto en áreas sub-contactuales más finas resulta en una mayor adaptabilidad a superficies rugosas, una adhesión más fuerte y una distribución de tensión más uniforme con mayor tolerancia a defectos. Sin embargo, aunque se cree ampliamente que la división de contacto ayuda a mitigar los efectos negativos de la rugosidad en la adhesión y en la unión basada en fricción, hasta ahora no se ha realizado una validación experimental decisiva de esta hipótesis para los adhesivos basados en películas delgadas. Con este fin, reportamos el comportamiento de microestructuras adhesivas originales y divididas en forma de pared en diferentes superficies que abarcan cuatro órdenes de magnitud en rugosidad. Nuestros resultados demuestran claramente que la unión impulsada por la adhesión y la fricción de la microestructura en forma de pared se degrada, independientemente de la ondulación de la superficie, cuando aumenta la rugosidad de la superficie. En segundo lugar, dividir la microestructura en forma de pared de hecho ayuda a mitigar el efecto negativo de la creciente desigualdad de la superficie al permitir que la microestructura dividida se adapte más fácilmente a la ondulación de la superficie y al reducir el ángulo efectivo promedio de despegue. Estos hallazgos pueden ser utilizados para guiar el desarrollo de adhesivos biomiméticos actuados por corte, adecuados para operar no solo en superficies lisas sino también en superficies rugosas.