水滴在润湿梯度及各向异性表面润湿行为的研究

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液滴的润湿及运移不仅是一种自然现象，在生物医药、冷凝换热及喷墨打印等很多方面具有广泛的应用。随着纳米技术的发展，纳米尺度液滴的润湿及运移在微纳米流体设备上的应用前景广阔。然而，目前针对纳米尺度液滴润湿的研究很少，尤其针对应用广泛的润湿梯度及各向异性表面上液滴润湿的研究更少，其微观润湿机理尚不明确。由于尺寸效应的影响，这种纳米尺度液滴的润湿现象与宏观液滴具有本质的区别。因此，亟需开展液滴在润湿梯度及各向异性表面上润湿的一些基础研究工作。鉴于此，本文采用分子模拟方法，系统研究了水滴在这两种表面的润湿及运移现象，探讨了其润湿及运移的机理。当水滴放置在润湿梯度表面上时，其可以自发的由疏水端运移到亲水端。对其运移过程的细致研究发现，水滴的运动包括铺展和收缩两个过程。在铺展过程中水滴会在-NH2区域出现前驱膜现象，这对水滴的前进起到非常关键的作用。对其运动的微观分析表明，水滴与固体表面的相互作用能Ebind以及水滴内部水分子之间的相互作用能Ewater对水滴的运动起着错综复杂的交织关系。此外，对修饰区段的宽度以及梯度的大小对水滴运动影响的研究表明，较小的修饰宽度和较大的梯度均会促进水滴的运移。对于水滴在各向异性表面上润湿行为的研究发现，随着水滴半径的增加，其在表面的润湿吸附行为可以分为四种：铺展、受限、振动和滑动。对水滴的吸附过程以及接触角、密度分布函数以及相互作用能等参量的细致分析得到了不同尺寸水滴在各向异性表面的润湿机理。研究结果表明，当水滴半径小于19 ?时，亲水区域强烈的束缚作用是影响水滴吸附的主要因素；当其半径大于19 ?时，亲水区域的影响大大减弱，此时，水滴的润湿主要由疏水区域控制。

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作者
王涛;
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作者单位

中国石油大学(华东);

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授予单位中国石油大学(华东);
学科材料科学与工程
授予学位硕士
导师姓名张军;
年度 2016
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 X86;TS9;
关键词
水滴; 润湿; 梯度; 各向异性表面;

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