Capturing flying objects through viscoelastic adhesion

doi:10.1016/j.jmps.2026.106574

Capturing flying objects through viscoelastic adhesion

2026-03-06

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DOI：10.1016/j.jmps.2026.106574

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基于粘附的策略用于捕获飞行物体，例如变色龙舌头和章鱼触手，在自然界中广泛应用。这些生物系统启发了在飞行机器人或微重力条件下应用中采用粘弹性粘合剂进行动态捕获。由于速率相关的材料响应与接触动力学之间的复杂相互作用，粘附和粘弹性在动态捕获中的联合效应的力学机制仍然知之甚少。在此，我们基于Maugis-Dugdale（M-D）模型，开发了一种平面压头与粘弹性基底的粘附碰撞的一般理论框架。通过渐近分析，在JKR/DMT类区域中推导出解。结果表明存在两种不同的粘附机制可防止反弹：在JKR类区域中，粘弹性耗散在分离期间扩大了内聚力区域，从而增强了动态粘附；而在DMT类区域中，长程界面牵引力占主导地位并促进捕获。当粘弹性松弛时间与弹性碰撞时间相当（独立于粘附参数）时，临界捕获速度表现出峰值。当以粘附功为基准进行归一化时，临界捕获速度在两个理论预测的JKR和DMT极限之间呈现连续过渡。我们的模型为跨越不同粘附区域和时间尺度的粘附碰撞提供了一种统一的力学理论，为动态粘弹性粘合剂系统的设计与优化提供了理论指导。

Keyword:

viscoelastic adhesion

adhesive collision

dynamic capturing

Maugis-Dugdale model

critical capturing velocity

Capturing flying objects through viscoelastic adhesion

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