本报讯  近期，中国科大工程科学学院、中科院材料力学行为和设计重点实验室郑志军研究组在粗糙表面的弹性吸附接触力学方面取得新进展。相关成果发表在固体力学领域旗舰期刊Journal of the Mechanics and Physics of Solids上。

在微纳米尺度下，材料表面形貌和表面相互作用极大影响了材料的吸附接触行为，发展吸附接触力学理论对生物力学、微纳米机电和原子力显微镜等众多领域都具有重要的基础意义。自然界中许多现象与粗糙表面吸附接触问题密切相关，如昆虫吸附在物体表面、壁虎在墙壁上行走、细胞吸附探针或其它细胞、噬菌体侵染大肠杆菌。理想光滑表面并不存在，实际表面都是粗糙的，表面粗糙度对材料吸附行为的影响存在着持久性争议，力学机理尚不明晰。2007年，美国布朗大学Guduru教授及其合作者将经典的JKR理论推广用于研究波浪形粗糙表面的吸附接触问题（后来被称为Guduru问题）。然而，Guduru的结果导致拔出力与粗糙度正相关的悖论，无法解释那些表面粗糙度减弱吸附的实验现象。

针对上述问题，研究团队通过建立粗糙表面变形与相互作用的自洽方程，发展了完全自洽模型(FSCM)。该模型是连续介质力学框架内最为准确的吸附接触力学模型，然而自洽方程中含有强非线性积分项，需要通过数值迭代求解。为此，研究人员在一个新的计算程序中，利用椭圆积分的性质，结合Riemann–Stieltjes积分从根本上解决了吸附自洽方程中积分项所存在的奇异性问题，并采用弧长控制法、自适应网格和牛顿迭代法等技术解决了数值求解的困难，获得了高精度的数值计算结果。

该研究不仅系统揭示了表面粗糙度对界面吸附行为的影响机制，还为吸附接触力学模型研究提供了新思路。论文通讯作者为郑志军副教授。第一作者朱玉东现为博士研究生。 

     （工程科学学院近代力学系 中科院材料力学行为和设计重点实验室 ）