Las almohadillas adhesivas son dispositivos de fricción que se utilizan para evitar que los objetos se deslicen sobre una superficie, aumentando efectivamente la fricción entre el objeto y la superficie.
Las almohadillas adhesivas se utilizan para fijar elementos a superficies que de otro modo serían lisas y que están inclinadas o que se mueven, de modo que los objetos colocados sobre esa superficie podrían desprenderse debido a una fricción insuficiente cuando la superficie se inclina o se mueve. [1] La almohadilla tiene un gran coeficiente de fricción tanto con la superficie de la base como con el elemento colocado sobre ella, lo que evita que tanto la almohadilla adhesiva se mueva con respecto a la superficie como que los objetos colocados sobre la almohadilla se muevan con respecto a la almohadilla. Las almohadillas adhesivas se usan comúnmente en los tableros de los automóviles donde las fuerzas causadas por la aceleración del vehículo harían que los objetos colocados en los tableros se resbalen de la superficie del tablero que de otro modo sería lisa.
A diferencia de los sujetadores , las almohadillas adhesivas no fijan objetos a la superficie. Simplemente evitan que los objetos resbalen sobre la superficie hasta que se supere el umbral de aceleración o el ángulo de inclinación. Las almohadillas adhesivas tampoco suelen utilizar adhesivos . Debido a esto, se desprenden fácilmente de la superficie y necesitan la gravedad para cumplir su propósito. En particular, la fuerza que actúa sobre el objeto debe tener una componente perpendicular a la superficie y dirigida hacia ella. Esto es diferente de la cinta de microsucción donde la adhesión del objeto se logra mediante burbujas microscópicas en la superficie que funcionan como pequeñas ventosas. Las almohadillas adhesivas están hechas de materiales similares al caucho. Esto ayuda a disipar la energía cinética cuando la superficie de la base vibra, de modo que el objeto sobre la almohadilla sigue manteniendo una superficie de contacto suficientemente grande con la almohadilla y las fuerzas de fricción tangenciales siguen evitando que los objetos se deslicen con respecto a la almohadilla.
Aunque los principios básicos de las almohadillas adhesivas son simples, la física subyacente puede ser compleja debido a muchos requisitos específicos y a veces contradictorios que surgen del uso práctico. Los mecanismos implicados en materiales de alta fricción van más allá de la simple fricción de Coulomb . [2] [3] Estos pueden combinarse mediante otros mecanismos como la disipación de energía en materiales viscosos o la adhesión.
Los requisitos anteriores imponen muchos desafíos de diseño. Para funcionar bien en superficies vibratorias, las pastillas suelen estar hechas de materiales blandos similares al caucho con coeficientes de fricción muy altos. Los diseños buscan lograr cierto nivel de adherencia (por ejemplo, para uso en superficies verticales o muy inclinadas) sin comprometer el fácil desprendimiento y el uso continuo sin restos residuales. Algunas aplicaciones (como pegar teléfonos inteligentes o tabletas a una superficie vertical) requieren un alto grado de confiabilidad, lo cual es difícil de lograr sin una fuerte adherencia a las superficies.
Se utilizan diversos enfoques innovadores y materiales de ingeniería para cumplir con los requisitos. Algunos diseños aplican adherencia basada en vacío además de alta fricción y suavidad (ver, por ejemplo, cintas de microsucción ). [4] Otro desarrollo incluye diseños que se inspiran en la naturaleza, especialmente en animales que pueden trepar paredes y techos como geckos, [5] [6] [7] [8] [9] varias especies de insectos [10] , ranas arborícolas [11] o camaleones. [12]
Los mecanismos de los insectos que pueden escalar paredes y techos ayudan a comprender cómo producir superficies con una fricción extremadamente alta que no se peguen demasiado para aplicaciones prácticas. [10] Las habilidades de los geckos se han estudiado intensamente para descubrir cómo se pueden unir las paredes o techos verticales pegados con la capacidad de desprendimiento fácil y rápido que permite a los geckos moverse rápidamente. [5] Se ha descubierto que la fuerza de Van der Waals, en lugar de la fricción o la adhesión, es el mecanismo más importante detrás de las habilidades del gecko. [6] Esto implica que los diseños artificiales que imitan las patas de los geckos deben basarse en maximizar el contacto de la superficie entre el objeto y la almohadilla, lo cual es menos práctico en algunas situaciones, por ejemplo cuando las almohadillas se usan en superficies no planas o cuando se colocan objetos sobre la almohadilla. no tener superficies planas. Por otro lado, los mecanismos en las patas de los geckos ayudan a diseñar materiales con una adherencia confiable y un fácil desprendimiento al mismo tiempo. [5] También se estudiaron los mecanismos utilizados en geckos, ranas arbóreas y algunos insectos para determinar su capacidad de autolimpieza, lo que permitiría a los materiales artificiales conservar la capacidad de evitar el deslizamiento después de un uso continuo en ambientes sucios. [10] [11]
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