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現(xiàn)實生活中，流體界面在固體表面的運動普遍存在，其涉及氣-液-固三相物質間的相互作用和三相接觸線的動力學行為，是力學、物理、材料等學科致力解決的基礎性問題之一。三相接觸線在非理想表面運動時通常呈粘滑運動（釘扎-脫釘）特征，該動力學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力學、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，釘扎強度通常呈現(xiàn)出隨時間增加而增強的趨勢。但由于缺乏直接測量釘扎-脫釘轉變的實驗手段，此種與狀態(tài)和速率有關的非線性動力學行為的微觀機制尚未得到很好的解釋。

中國科學院力學研究所非線性力學國家重點實驗室項目研究員關東石主要從事微納尺度流體力學研究，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力學、接觸角的遲滯和弛豫的微觀力學機制等研究中取得進展（Guan et al. Phys. Rev. Lett. 116，066102 (2016) & Phys. Rev. E 94，042802 (2016)）。在此基礎上，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)研究移動接觸線在軟物質表面上的動力學特征。實驗中測得的毛細力遲滯環(huán)顯示靜態(tài)接觸線在脫釘時呈現(xiàn)出力過沖（圖b），且過沖幅度隨保持時間和運動速度呈對數(shù)增長。通過建立力學模型，提出軟表面上浸潤脊的緩慢增長（老化現(xiàn)象）與布朗運動協(xié)助跨壘的共同影響，是移動接觸線粘滑運動具有狀態(tài)和速率依賴性的微觀力學起源。

該研究在控制液滴在軟表面（如凝膠、皮膚）上的運動和蒸發(fā)中具有重要應用，有利于理解摩擦等系統(tǒng)中粘滑運動的微觀機理。相關研究結果發(fā)表在《物理評論快報》（Guan et al. Phys. Rev. Lett. 124，188003 (2020)）上。　

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