3.未來:可以動態調整的智能材料
現在我們已經很好地理解了摩擦在納米尺度上的重要作用，以及為什麼處理它不是一項簡單的任務，我們可以探索研究人員正在考慮的各種可能的技術場景。
的承諾之一納米技術是動態“調整”材料表麵以提高其有效性的能力。這些功能材料被稱為“智能”，因為它們可以自主地對環境的變化做出反應，對溫度、光、壓力或電等刺激做出反應。這個響應是可逆的，可以重複。
智能材料的例子有:
•壓電材料將電能轉化為機械能，反之亦然，並被用作執行器或能量收集器。
•形狀記憶合金有能力改變相位作為溫度的函數，並在這個過程中產生一個力或運動。例如可彎曲的眼鏡框架，防火係統或植入材料。
•水凝膠是水膨脹的結構，可以通過化學調整來應對不同的刺激。它們的主要應用領域是生物醫學和製藥工業，例如藥物輸送。
智能材料可以根據其環境進行調整，並具有識別特定環境因素的能力，然後做出反應，即以預定的方式改變其結構，以響應其中一個或多個因素。對於我們探索摩擦的目的來說，它是調節表麵摩擦的能力。
例如，機器人技術的許多領域，特別是移動和抓取，都可以從調節抓取器和其他接觸麵摩擦的能力中獲益。其結果可能是爬壁機器人和新穎的抓握係統。
另一個例子是醫療設備，它可能有不同程度的接觸不同種類的生物物質。這將改變生物細胞粘附或排斥設備表麵的程度。對於植入物，你會希望細菌細胞被排斥(以避免感染)，但骨組織細胞被吸引(以增加植入部位的整合)。
生物醫學係統的潛在應用也推動了具有可控製和可調粘附性的智能膠水的發展。
你家裏的傳統壓敏膠粘劑是基於粘彈性聚合物，它要麼強且難以去除(像管道膠帶)，要麼弱且容易去除(像便利貼)。
通過化學處理和在粘接層上微加工昆蟲毛狀結構來提高粘接材料的粘性，已經做了大量的研究。理想情況下，這些材料的粘合性能可以調整，這樣您就可以根據特定情況下的需要，選擇高粘性或容易釋放。
但是還有其他的方法來構造材料以影響它們的摩擦行為。亨利發現了研究人員開發的幾種選擇。不深入了解這些技術背後的科學，讓我們隻做一個概述。如果你想探索更多或了解更多細節，你可以閱讀本章末尾的科學筆記中引用的科學文章。
3.1日本kirigami藝術的靈感
一個有趣的方法是基於kirigami啟發的結構(見:創造具有kirigami啟發結構的高度可調粘合劑)．
Kirigami是一種古老的日本藝術，通過切割和折疊紙張來獲得3D形狀。通過在膠粘劑薄膜中引入kirigami靈感的切割，一種新的機製出現了，它可以在空間上控製和增強粘合強度，與直覺相反，愛荷華州立科技大學的科學家們表明，切割後的膠粘劑薄膜比未切割的膠粘劑薄膜具有10倍的粘性。
通過在膠粘劑薄膜上精心設計切割陣列，不僅可以在單片上調整到約100倍的粘性，而且還可以降低粘性，以實現易於釋放的目的。這可能導致多種模式，進一步增強粘附性和易釋放的智能膠粘劑材料的特性。
3.2可隨光調節的納米纖維表麵
光的吸收為一些分子提供了從一種化學排列轉變所必需的能量，這就是化學家所說的同分異構體到另一個。異構體之間的電子和幾何差異導致了其物理性質的變化，如電導率、折射率或體積。這種機製,稱為對光反應變色，可以用來製造光敏材料。
為了實現摩擦可調性，響應性材料如光致變色分子可能是非常有吸引力的係統，因為它們在外部刺激的作用下可逆地改變其特性。
光致變色分子可以被控製在兩種不同的狀態之間來回切換，類似於電子設備切換到開位置和關位置。這種控製是通過光來完成的。光照射到分子上的波長決定了分子的兩種可能結構中的哪一種。
意大利的科學家發現，由光致變色分子晶體組成的納米纖維表麵的摩擦力在紫外線照射短時間後逐漸增加，然後在黑暗儲存24小時後恢複到初始值。這些發現(見朗繆爾，光致變色纖維表麵的可調諧摩擦行為)提供了開發一個係統的可能性，該係統可以控製和準確地產生可動態調節的低和高摩擦力。
3.3可通過磁場開關的幹型粘合劑
加拿大西蒙弗雷澤大學(Simon Fraser University)的研究人員通過將磁性氧化鐵顆粒分散在一種特定類型的矽基有機聚合物(PDMS)中，製造了一種磁控幹式粘合劑裝置。該裝置的正常附著力可根據外加磁場的存在而增加或減少(見:由磁場控製的幹燥粘合劑)．
在外加磁場的存在下，器件背襯層的剛度增加。背襯剛度的增加導致附著力的增加，因為更硬的背襯層可以抵抗剝落。粘附力也取決於磁場的方向。
3.4 Stimulus-responsive水凝膠
刺激響應水凝膠是一類在物理和化學性質上與生物組織非常相似的材料。這些膨脹的聚合物網絡在研究和許多生物醫學應用中具有重要意義，因為它們在不同的化學或物理刺激(溫度、pH值、離子強度等)下具有可逆的體積變化的獨特能力。它們已經被用於組織工程、藥物和細胞傳遞以及傷口愈合。
來自美國杜克大學的一組科學家發現，某些處於塌陷構象中的水凝膠比膨脹的凝膠表現出明顯更多的摩擦朗繆爾，刺激響應水凝膠的可切換摩擦)．這些差異來自於凝膠表麵粗糙度、膠粘劑相互作用和凝膠表麵鏈糾纏的變化，這些變化與從膨脹到塌陷的相變有關。
重要的是，這項研究表明，由外部刺激(如溫度或溶劑成分的變化)引發的摩擦變化是可逆的。這些可逆和可能可調的摩擦變化可能對生物傳感器和驅動裝置的塗層設計產生重大影響。
3.5聚合物刷可逆調節摩擦
一種可能的可調諧潤滑平台是基於反離子驅動與聚電解質刷的相互作用。
讓我們先看看是什麼抗衡離子是這樣的。想象一下，一個鈉原子和一個氯原子結合在一起形成食鹽(化學式為NaCL的氯化鈉):鈉原子放出一個電子，氯原子抓住了它。現在有一個鈉離子和一個氟離子。兩個離子被它們相反的電荷之間的吸引力結合在一起。它們形成了一種鹽。這裏鈉離子是氯離子的反離子，反之亦然。
一項研究(大分子，“使用響應性聚電解質刷戲劇性地調整摩擦”)，中國科學家已經探索了如何通過利用帶電聚合物對豐富電解質的響應來顯著調整表麵摩擦。他們展示了一種可調潤滑平台，在該平台上，宏觀摩擦可以從高級潤滑顯著地逐步調整到超高摩擦。這種可調諧摩擦是基於反離子與聚電解質刷的驅動相互作用。
3.6與電場的開關摩擦
美國的研究人員已經通過原子力顯微鏡實驗(朗繆爾，納米級摩擦開關:使用外部電場的單分子組合的摩擦調製)．SAMs是有機分子，當固體基質浸入含有分子的溶液中時，它們會自發形成單分子層——也就是隻有一個分子厚的層。
他們發現摩擦響應的不同取決於電場的極性。他們把這歸因於電場引起的薄膜結構和結晶順序的變化。
這種ìfriction switchî有可能應用於微和納米級器件中，以控製流體流動(相關領域稱為微流體和納米流體)或可移動組件的滑動(在MEMS和NEMS中)。