Numerical simulation of the edge stress singularity and the adhesion strength for compliant mushroom fibrils adhered to rigid substrates

چسبندگی بیولوژیکی سطوح میکروسکوپی به علت تعاملات بین مولکولی، علاقه زیادی به تحقیق در دهه گذشته داشته است. آزمایشات نشان می دهد که بهترین چسبندگی با سازگار با فیبریل های شکل دهنده موشوروما به دست می آید. این مقاله عددی از اثرات شکل قارچ های مختلف بر چسبندگی به یک بستر سفت و سخت را تحلیل می کند. هنگامی که یک استرس از راه دور بر روی انتهای آزاد فیبری که به طور کامل به یک بستر سفت شده متصل است، اعمال می شود، توزیع تنش ناشی از آن در طول فیبریل به طور قابل توجهی بین پانچ مستقیم و فیبرهای قارچ تغییر می کند. یک میدان تنش منحصر به فرد در لبه فیبر وجود دارد در جایی که آن را با بستر تماس می دهد و در این کار دامنه ی تکینگی برای فیبرهای کاملا متصل به بستر تخت مورد بررسی قرار می گیرد تا کشویی در آن وجود نداشته باشد. این تمرین برای هندسه فیبریل شامل ترکیبی از قطرهای مختلف و ضخامت قشر قارچ انجام می شود. با فرض یک طول جدایی از قبل موجود در گوشه ای که تنوع تنش در آن قرار دارد، ما قدرت چسبندگی را برای انواع شکلات قارچی پیش بینی می کنیم. مطالعه ما نشان می دهد که قطر ساقه کوچکتر و قارچ نازکتر سبب افزایش قدرت چسبندگی می شود. تعداد محدودی از نتایج نیز برای شکل های دیگر، از جمله کسانی که دارای شعاع فیله ای است که پایه ساقه را به کلاه وصل می کند، داده می شود. نتایج به دست آمده از بهینه سازی منطقی چسب های مصنوعی میکروپارتیک پشتیبانی می کند.