电场作用下微纳液滴在粗糙固体壁面上的润湿特性研究

来源 :东北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gl5458
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
润湿现象在日常的生活中随处可见,它对动植物的生命活动有着非常重要的影响,同时对人类的生产生活起到了至关重要的作用。电润湿是通过施加电场力驱动气/液/固界面变化,从而改变壁面润湿性达到控制液滴运动的目的。目前,用电场控制固-液界面变化在纳米光电子和微观电子技术中有着非常广泛的应用。但是壁面的极性、粗糙程度以及粗糙形状等对微纳液滴润湿扩展的影响还不为人们所熟知。本文采用分子动力学模拟方法,从微观角度解释微纳液滴在粗糙壁面上的电润湿扩展机理。使用椭圆方程拟合液滴轮廓曲线并求切线斜率得到接触角来表征润湿性的强弱,通过分析微纳液滴的静态润湿过程、动态润湿过程以及水分子内部参数等得到以下结果:首先,研究了壁面极性和交变电场对液滴润湿扩展的影响,构建微纳液滴在极性二氧化硅壁面上润湿的模拟模型。在电场力的作用下,水分子偶极矩倾向于从无序状态向有序状态排布。与整个液滴进行比较,壁面极性对壁面附近水分子的重新排布有着显著的影响。在电场作用下液滴呈现不对称性的润湿扩展,当电场强度为0.45 V/nm时,这种不对称性达到极限。当电场强度Ex=1.0 V/nm时,随着时间的增加前后接触角差值先增大后减小,最终趋于相等约为15度。施加不同频率的交变电场,随着电场频率的增加润湿扩展的不对称性减弱。当交变电场频率为1000 GHZ时,水分子偶极矩排布与不施加外部电场时相同。然后,构建了微纳液滴在不同立方矩阵形壁面上润湿的分子动力学模型。液滴在立方矩阵形壁面上会呈现两种润湿状态—Wenzel状态和Cassie-Baxter状态。立柱高度、宽度、以及立柱间距是决定这两种状态的主要因素,其中立柱间距影响最大。改变壁面能量参数,发现当立柱高度小于截断半径(1.5 nm)时,能量参数为?si-o=0.19 kcal/mol时可以实现壁面由疏水性到弱亲水性的转变,并且随着壁面能量参数的进一步增加壁面的亲水性增强,液滴更易于在壁面上润湿扩展。最后,构建了微纳液滴在粗糙硅壁面上润湿的分子动力学模拟模型,研究电场作用下纳米水液滴在不同粗糙因子和不同壁面形状的固体硅壁面上的电润湿特性。无电场作用时,随着粗糙因子的增加静态接触角先减小后增加。施加竖直方向的电场时,液滴会在电场力的作用下沿垂直壁面方向拉伸;保持粗糙因子r≈2.2不变,改变壁面的形状,发现微纳液滴的平衡状态会呈现Wenzel状态和Cassie-Baxter状态。在弱电场作用下,液滴在固体壁面上呈现对称润湿扩展。当Ex=0.5 V/nm时,微纳液滴沿电场方向被拉伸并且在立方矩阵形表面上完全拉伸成条状,说明粗糙壁面形状对微纳液滴的润湿行为起着重要作用。
其他文献
鲁迅与孔子作为中国两个思想解放、文化转型期的文化伟人,他们都肩负着文化重建的历史使命,面临着人生的困惑,承受着与当时社会悖立的痛苦。本文通过生命哲学、伦理观念、政治理
中韩FTA达成后,承诺将采用准入前国民待遇和负面清单开展服务贸易与投资谈判。考虑到金融服务开放实践的指导作用,文章基于中国和韩国在中韩FTA、中澳FTA和韩澳FTA中的金融服
量刑幅度存在着负效应。由于语言表述不能所导致规则缺失因而缺乏必要的制约,容易出现权力滥用。由于犯罪人在犯罪前无法知道具体的量刑幅度,因而很难对犯罪行为的选择构成制
随着社会的发展,固定资产管理已成为一个企业正常运转不可缺少的组成部分。企业需用一套资产管理系统来管理这些资产,以达到固定资产既不会被闲置,又能充分发挥其最大的作用
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种最常见的神经退行性运动障碍,常染色体显性遗传PD可由LRRK2基因的突变引起.总结了LRRK2功能研究的最新成果,分为分子遗传学、表达分
产业投资基金,在国外被称为私募股权投资基金,作为投资基金的一种重要形式,对经济的发展起着巨大的推动作用。现阶段,国外私募股权基金的大量进入我国,在这种形势下,我国大力
唯一经过二次再结晶工艺得到的且主要用于制作变压器铁芯的取向硅钢,和其他金属材料一样,内部的金属组织结构也决定了其磁性能。取向硅钢本身最突出特点是具有极强的Goss织构
广东省作为我国的水禽大省,蛋鸭的养殖数量在近年得到快速增长,但是南方高温高湿气候促使环境中的有害细菌繁殖能力增强,其中热应激和LPS浓度升高导致蛋鸭产蛋性能下降。家禽
随着多媒体技术的飞速发展和大数据时代的到来,图像分类已经成为计算机视觉和模式识别领域的研究热点之一,其中基于深度学习方法的图像分类已经取得了很大的进展。生成对抗网络GAN(Generative Adversarial Networks)作为生成器和判别器的组合,是近年来深度学习领域中为数不多的一项新锐技术。在图像分类方面,GAN凭借可以在训练阶段提取真实图像和生成图像丰富特征的优势正逐渐应用于监督
目的观察红景天粉末水提物抗运动性疲劳作用。方法将昆明小鼠分为4组,分别为对照组(蒸馏水)、红景天低剂量组(0.78 g/kg)、红景天中剂量组(1.56 g/kg)、红景天高剂量组(3.12