中新網(wǎng)北京2月26日電 (記者 孫自法)國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》最新發(fā)表一篇物理學(xué)論文稱，籃球鞋等運動鞋在光滑球場上滑動時發(fā)出的嘎吱聲，源于軟質(zhì)材料表面的波浪狀形變。這項研究還提出了此種效應(yīng)的調(diào)控方式，有望實現(xiàn)材料間摩擦力的控制。
籃球鞋滑動時的摩擦界面視覺示意圖(圖片來自Adel Djellouli)。施普林格·自然 供圖該論文介紹，理解兩種表面間的動力學(xué)作用，可為從合成材料到地質(zhì)斷層等各類系統(tǒng)的摩擦效應(yīng)提供新見解。當(dāng)軟質(zhì)材料在剛性表面滑動時會產(chǎn)生嘎吱聲。此前對不同表面間相互作用的研究表明，兩種材料粘附滑動時會產(chǎn)生脈沖，但這些研究聚焦于不會產(chǎn)生嘎吱聲的緩慢運動。
在本項研究中，論文共同通訊作者、美國哈佛大學(xué)Adel Djellouli和Katia Bertoldi與同事及合作者一起，聚焦于會產(chǎn)生噪音的快速表面相互作用。他們拍攝記錄了籃球鞋與光滑玻璃板接觸時發(fā)出的嘎吱聲，通過高速成像捕捉到橡膠鞋底在表面脈沖式爆發(fā)變形的過程，發(fā)現(xiàn)嘎吱聲的音調(diào)與脈沖頻率相匹配，而頻率由鞋底的硬度和厚度決定。
在其他樣本的補充實驗中，論文作者研究發(fā)現(xiàn)：若柔軟表面光滑，脈沖則呈不規(guī)則分布且不會產(chǎn)生尖銳聲響；而帶紋理的表面(如運動鞋的防滑紋路)能產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖頻率，從而形成高音調(diào)的嘎吱聲。
《自然》同期發(fā)表同行專家的“新聞與觀點”文章指出，這項研究引發(fā)了關(guān)于強固定界面滑動本質(zhì)的深層探問，若能最終理解并控制這些過程，或?qū)橛嗅槍π缘卣{(diào)節(jié)摩擦行為開辟新途徑。(完)