Détachement d'un micropilier adhéré d'un substrat dissimilaire

La mécanique du détachement est analysée pour des piliers planaires à fond plat en 2D et des piliers cylindriques en 3D provenant d'un substrat élastique dissimilaire. L'application d'une contrainte axiale à l'extrémité libre du pilier entraîne une singularité dans la contrainte au coin avec le substrat. Une analyse des valeurs propres révèle que le champ de contrainte près du coin est dominé par deux champs propres singuliers ayant des valeurs propres (λ1,λ2) avec des intensités correspondantes (H1,H2). Le champ de contrainte asymptotique σij est de la forme σij=H1rλ1−1fij(λ1,θ)+H2rλ2−1fij(λ2,θ), où fij décrit la dépendance angulaire θ de σij, et r est la distance radiale depuis le coin. Les intensités de contrainte (H1,H2) sont calculées numériquement, en utilisant une approche d'intégration sur le domaine, en fonction de l'inadéquation élastique entre le pilier et le substrat. La zone singulière s'étend sur environ 10 % du diamètre du pilier (en 3D) ou de la largeur du pilier (en 2D). Un échec interfacial est prédit pour une fissure supposée émanant du coin du pilier et du substrat. Dans le cas d'une fissure interfaciale qui réside dans le domaine de la singularité au coin, une analyse de couche limite est effectuée pour calculer la dépendance du facteur d'intensité de contrainte interfaciale K en fonction de (H1,H2). Lorsque la fissure s'étend au-delà du domaine de singularité au coin, il est nécessaire de considérer la géométrie complète afin d'obtenir K. Une étude de cas explore la sensibilité de la contrainte de détachement à la taille du défaut et au degré d'inadéquation des matériaux. L'étude a des implications pour la conception optimale de micro- motifs de surface adhésifs, pour le collage à des substrats plus rigides ou plus conformes.