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 Multiphysics Interactions at the Electroadhesive Finger-Device and Finger-Material Interfaces 电粘附手指-器件和手指-材料界面的多物理相互作用
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电粘附手指-器件 和手指-材料 接口的多物理场交互 摘要：表面触觉技术具有在交互式触摸表面上产生丰富触觉的独特能力，是下一代触觉技术的领先技术之一。由于其高带宽，电粘附是通过人手指和屏幕表面之间的静电场调制摩擦力来渲染虚拟纹理的最有效方法之一。尽管它在商业化方面取得了初步成功，但由于结果的可变性，实现有效和可靠的触觉反馈仍然存在挑战。对于大批量消费电子产品，同时实现强电粘附效应和低可变性至关重要。 更广泛地说，在消费品行业中，提供舒适或奢华感的产品设计正变得越来越重要。纹理通常是方法，但这主要仍然是一种试错活动，既不高效也不充分。电粘附指状器件和指状材料界面复杂多变，因此由于多种物理现象的相互作用，例如汗液和吸附水形成的毛细管桥、电粘附器件的静电场以及两个表面上从宏观到纳米级的纹理，其性能难以预测。此外，脂质和皮脂的存在以不同的方式影响材料的摩擦力和触感。 在这篇论文中，用封闭在环境室内的定制摩擦计测量手指与电粘附的摩擦力，表征了包括表面形貌、杨氏模量、表面能在内的材料特性，并通过心理物理学人体测试评估了表面的触觉。 为了进一步阐明基础物理学并预测纳米纹理接触界面的粘附、摩擦和电粘附性能，开发了耦合接触力学、静电力、毛细管力和范德华力的多尺度多物理场模型，并成功验证了实验结果。根据模型预测，提出了新的纹理，以实现电粘附表面触觉器件的性能改进和减少可变性。此外，本论文中开发的多物理场模型为纳米纹理表面的逆向设计和主动控制摩擦和触觉提供了基础。 关键字：触觉反馈、生物摩擦学、接触力学、毛细管、粘附、电粘附、多物理场建模 |
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