等速加载和卸载时，粘弹性材料具有最高能量效率
摘要：生物弹簧可用于能量保存和超快速运动。弹性材料的加载和卸载速率在决定这些弹簧的特性如何影响运动方面起着重要作用。我们使用新型的动态力学分析测量方法，研究了生物弹簧（美国牛蛙的胫腱）和合成弹性体在对称速率（相等的加载和卸载持续时间）和非对称速率（不相等的加载和卸载持续时间）下的机械能效率。我们发现，在对称速率下，机械效率最高，并且随着不对称度的增加而显著降低。无参数拟合的广义麦克斯韦模型基于材料的线性粘弹性性质独立地捕捉了实验结果。该模型进一步显示，更宽的粘弹性松弛谱增强了速率不对称性对效率的影响。总体而言，我们的研究为生物和合成弹性系统中材料特性和卸载动力学之间的相互作用提供了宝贵的见解。
作者：Lucien Tsai and Paco Navarro and Elizabeth Mendoza and Emanuel Azizi and Mark Ilton
论文ID：2308.14955
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-08-30