网购也能“摸质感”，表面触摸技术是什么黑科技？( 二 ) 想象一下

同时他们也发现，由于手指出汗、环境湿度温度波动等因素，目前距离商业成功还有一定距离。因此，他们决定立项并深入研究界面的多物理问题。
立项之初，首先要精确测量手指的摩擦力。对于手指摩擦力，我们中学所学的“摩擦力等于摩擦系数乘以正压力”的库伦摩擦模型并不适用（注：该模型为纪念法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑（Charles-AugustindeCoulomb）而命名）。
相反，所受压力大小、滑动速度、环境湿度、手指表面汗液及油脂等因素，都会影响手指摩擦力。因此，该团队搭建出测量手指摩擦力所需的实验装置，这套摩擦机能保证手指在摩擦屏幕时具有恒定的压力，并且可以实时控制实验环境的湿度、温度。

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所受压力大小、滑动速度、环境湿度、手指表面汗液及油脂等因素，都会影响手指摩擦力
同时，他们还对手指接触触屏表面进行了综合建模。建模时的难点在于需要同时考虑触屏微纳米尺度的形貌、毛细力、静电场、范德华力等诸多物理因素，并且要把这些因素进行统一。
比如，手指在接触界面时，皮肤会发生变形，而变形会挤压内部的水分、汗液和油脂，这些液体产生的毛细力，又会反过来影响手指皮肤的变形，而静电场和皮肤变形也有类似的相互影响。
为研究清楚这些相互影响，马源对这些因素进行单独建模，并利用数学迭代方法将所有因素间的相互作用进行整合。
进一步地，他们还比较了模型所预测的摩擦力和实验测试得到的摩擦力，发现两者具有一致性，这意味着模型可靠性已得到验证。最后根据该模型，李忻怡、马源等人又对屏幕的微纳米尺度表面形貌参数进行了优化，最终获得了更强的电粘附效果，以及受环境湿度和出汗影响最小的表面形貌。

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两位作者比较了模型所预测的摩擦力和实验测试得到的摩擦力，发现两者具有一致性
基于电粘附的摩擦力调制缘何脱颖而出？
目前表面触觉设备主要分为两类，一类通过调控屏幕表面摩擦力，另一类通过屏幕下方振动，其振动频率一般在100~200Hz左右，以此让用户感受到不同的触觉。
在调控屏幕摩擦力的方法中，主要有电粘附调控和超声振动调控，超声振动调控是将整块屏幕以大于20kHz的频率振动，并以此来降低手指在屏幕上的摩擦力。
无论是屏下低频振动还是超声振动，都需要整块或大面积的屏幕振动，这对触屏的可靠性非常不利，对能耗也有较大要求。而且，超声振动只能减小手指与屏幕间的摩擦力，对摩擦力的调控范围较为有限。
相比以上两种工作原理，电粘附的摩擦力调制无需结构振动和变形，可靠性更高、能耗更低，更符合人们对成熟电子产品的期待。

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电粘附的摩擦力调制无需结构振动和变形，可靠性更高、能耗更低
【网购也能“摸质感”，表面触摸技术是什么黑科技？】如前所述，该研究提出的多物理场模型，涵盖多个物理因素。利用该模型，可预测不同表面形貌的电粘附屏幕的性能和稳定性，使得新产品开发不再依赖于冗长的“试——错”过程，此外还可加速新表面的优选。
同时，考虑到接触力学、毛细力、范德华力等因素跟手指的接触紧密相关，因此该模型对其他类型的表面触觉设备、以及其他有关手指摩擦力的研究都有借鉴作用。