現(xiàn)實(shí)生活中，流體界面在固體表面的運(yùn)動(dòng)普遍存在，其涉及氣-液-固三相物質(zhì)間的相互作用和三相接觸線的動(dòng)力學(xué)行為，是力學(xué)、物理、材料等學(xué)科致力解決的基礎(chǔ)性問題之一。三相接觸線在非理想表面運(yùn)動(dòng)時(shí)通常呈粘滑運(yùn)動(dòng)（釘扎-脫釘）特征，該動(dòng)力學(xué)特征存在于各種失衡的無序系統(tǒng)中，如磁疇壁和渦旋線的動(dòng)力學(xué)、固體摩擦、晶體和玻璃態(tài)材料的塑性變形、斷層地震和雪崩現(xiàn)象等。由于接觸老化，釘扎強(qiáng)度通常呈現(xiàn)出隨時(shí)間增加而增強(qiáng)的趨勢。但由于缺乏直接測量釘扎-脫釘轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)手段，此種與狀態(tài)和速率有關(guān)的非線性動(dòng)力學(xué)行為的微觀機(jī)制尚未得到很好的解釋。

中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目研究員關(guān)東石主要從事微納尺度流體力學(xué)研究，利用新型懸針式原子力顯微鏡（圖a），在研究微納尺度下浸潤動(dòng)力學(xué)、接觸角的遲滯和弛豫的微觀力學(xué)機(jī)制等研究中取得進(jìn)展（Guan et al. Phys. Rev. Lett. 116，066102 (2016) & Phys. Rev. E 94，042802 (2016)）。在此基礎(chǔ)上，研究人員通過在原子力顯微鏡探針的微棒上附著柔性聚合物，系統(tǒng)研究移動(dòng)接觸線在軟物質(zhì)表面上的動(dòng)力學(xué)特征。實(shí)驗(yàn)中測得的毛細(xì)力遲滯環(huán)顯示靜態(tài)接觸線在脫釘時(shí)呈現(xiàn)出力過沖（圖b），且過沖幅度隨保持時(shí)間和運(yùn)動(dòng)速度呈對(duì)數(shù)增長。通過建立力學(xué)模型，提出軟表面上浸潤脊的緩慢增長（老化現(xiàn)象）與布朗運(yùn)動(dòng)協(xié)助跨壘的共同影響，是移動(dòng)接觸線粘滑運(yùn)動(dòng)具有狀態(tài)和速率依賴性的微觀力學(xué)起源。

該研究在控制液滴在軟表面（如凝膠、皮膚）上的運(yùn)動(dòng)和蒸發(fā)中具有重要應(yīng)用，有利于理解摩擦等系統(tǒng)中粘滑運(yùn)動(dòng)的微觀機(jī)理。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Guan et al. Phys. Rev. Lett. 124，188003 (2020)）上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.188003

懸針式原子力顯微鏡測量三相接觸線的動(dòng)力學(xué)特征與在軟物質(zhì)表面上的力遲滯環(huán)