Soft contacts present different tribological responses compared to stiff materials, especially when soft materials exhibit viscoelastic behaviour, as viscoelastic materials have intermediate mechanical properties between viscous liquids and elastic solids. In this work, we investigated the influence of viscoelasticity of soft materials on sliding friction in dry and lubricated conditions. To achieve this, soft tribopairs with varying viscoelasticity were obtained by tuning the weight ratios of polydimethylsiloxane (PDMS) base and curing agent. The real-time friction force and preload were observed over multiple conditions, with systematic control of lubricant viscosity, preload, and sliding velocity. Tribopairs with a higher proportion of viscous character had more oscilliations in the friction force. They also presented a higher friction coefficient due to the increased contribution of viscoelastic hysteresis losses on friction. Through regression analysis, the models of the friction coefficient were found, which are in good agreement with experimental results. From the models, we found that in both dry and lubricated conditions, viscoelasticity of tribopairs, indicated as the loss modulus or loss tangent, plays a key role in determining the friction coefficient. This influence is particularly significant for dry contacts due to the direct interactions between surfaces of tribopairs. This study provides empirical proof and a focused analysis on the role of viscoelasticity in tribological contacts.

中文翻译：

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粘弹性摩擦副在干和润滑的滑动摩擦中。

与硬质材料相比，软质接触呈现出不同的摩擦学响应，特别是当软质材料表现出粘弹性的行为时，因为粘弹性材料在粘性液体和弹性固体之间具有中等机械性能。在这项工作中，我们研究了干燥和润滑条件下软质材料的粘弹性对滑动摩擦的影响。为此，通过调节聚二甲基硅氧烷（PDMS）碱和固化剂的重量比，获得了具有可变粘弹性的软摩擦对。在多种条件下观察到实时摩擦力和预紧力，并系统地控制了润滑剂的粘度，预紧力和滑动速度。具有较高粘性特征的摩擦副在摩擦力上有更多的振荡。由于粘弹性滞后损耗对摩擦的贡献增加，因此它们还具有较高的摩擦系数。通过回归分析，建立了摩擦系数模型，与实验结果吻合良好。从模型中我们发现，在干燥和润滑条件下，摩擦副的粘弹性（表示为损耗模量或损耗正切）在确定摩擦系数中起着关键作用。由于摩擦对表面之间的直接相互作用，这种影响对于干接触特别重要。这项研究为粘弹性在摩擦学接触中的作用提供了经验证据和重点分析。建立了摩擦系数模型，与实验结果吻合良好。从模型中我们发现，在干燥和润滑条件下，摩擦副的粘弹性（表示为损耗模量或损耗正切）在确定摩擦系数中起着关键作用。由于摩擦对表面之间的直接相互作用，这种影响对于干接触特别重要。这项研究为粘弹性在摩擦学接触中的作用提供了经验证据和重点分析。建立了摩擦系数模型，与实验结果吻合良好。从模型中我们发现，在干燥和润滑条件下，摩擦副的粘弹性（表示为损耗模量或损耗正切）在确定摩擦系数中起着关键作用。由于摩擦对表面之间的直接相互作用，这种影响对于干接触特别重要。这项研究为粘弹性在摩擦学接触中的作用提供了经验证据和重点分析。由于摩擦对表面之间的直接相互作用，这种影响对于干接触特别重要。这项研究为粘弹性在摩擦接触中的作用提供了经验证据和重点分析。由于摩擦对表面之间的直接相互作用，这种影响对于干接触特别重要。这项研究为粘弹性在摩擦学接触中的作用提供了经验证据和重点分析。