纳米液滴润湿性的分子动力学模拟

随着溢油事件的频繁发生,油水分离问题已经变得非常迫切。由于对油和水具有鲜明相反亲和力,特殊浸润性表面已成功用于选择性油水分离,并显示出诱人的应用前景。因此,对水或油在固体表面上润湿性的研究极为重要。本文采用分子动力学模拟方法,利用LAMMPS软件研究了水纳米液滴、水-油混合纳米液滴在光滑及粗糙壁面上的润湿特性,探讨了水纳米液滴在聚四氟乙烯(PTFE)壁面上的润湿过程,并对粗糙壁面进行了优化模拟。对于光滑壁面,水纳米液滴的接触角随能量系数的增大而减小。当壁面表现为疏水性时,接触角随温度的升高而增大;当壁面表现为中性时,接触角几乎不受温度的影响;当壁面表现为亲水性时,接触角随温度的升高而减小。水分子数对接触角的影响并不大。此外,汽-液界面厚度随温度升高而增大,与水分子数、壁面能量系数基本无关。对于粗糙壁面,当壁面表现为疏水性时,水纳米液滴的接触角随柱高的增加而增大;随相面积分数的增加,纳米液滴的接触角先增大后减小,液滴润湿状态由We  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

固液界面的润湿性是能源、化工、生物等领域的基础科学问题,在印刷,制冷,农业,机械等行业的应用技术研究中扮演着重要角色。对于各种含运动部件的机械设备,使用润滑油可以最大限度减轻运动机构的磨损,延长设备使用寿命。目前,润滑油已广泛应用于发动机、齿轮、轴承等各类机械设备,研究润滑油的作用机理能够为其工程应用提供支持。润滑油的性能由其黏度、闪点、粘温性能、润湿性等性质决定,其中固液润湿性是润滑机理研究的基础,是目前润滑油研究的热点之一。润滑油主要由基础油和添加剂组成,其中基础油是润滑油的主要成分,决定其基本性质。基础油主要有矿物基础油、植物基础油和合成基础油等,考虑到这些体系均为复杂混合物,本文选用正构烷烃、异构烷烃和脂肪酸酯类物质作为替代物,采用分子动力学模拟的研究方法,研究了这些替代润滑油分子在铝和铁固体界面上的润湿特性。主要包括以下研究内容:1.研究了正十二烷、正十四烷和正十六烷3种正构烷烃纳米液滴在铝基底表面的润湿特性。发现三种...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

采用分子动力学模拟技术,研究氧化镁壁面-水纳米液滴体系的润湿特性。探讨了温度对密度分布及接触角的影响,研究了水分子在氧化镁近壁处的排布规律...  (本文共4页) 阅读全文>>

采用分子动力学模拟技术,研究水纳米液滴在粗糙壁面上的润湿性,探讨壁面形貌、柱高和相面积分数对接触状态和接触角的影响。模拟结果表明,在粗糙度因子相同的情况下,水纳米液滴在栏栅形、方柱矩阵形及凹坑矩阵形三种粗糙壁面上的接触角相差不大。对于疏水性壁面,当柱高较小时,水纳米液滴的接触状态为Wenzel模式;当柱高较大时,接触状态为Cas...  (本文共6页) 阅读全文>>

随着微/纳机电系统技术的快速发展,器件集成程度越来越高,特征尺寸越来越小,散热效率越来越差,高效的微/纳米尺度器件冷却技术已成为一个研究热点。微喷雾冷却技术具有较高的临界热流密度、冷却均匀等优点,成为微/纳机电系统降温冷却最常用的方法之一。在微喷雾冷却过程中,微/纳尺度液体弯液面的蒸发行为决定了换热效率。研究微/纳米尺度弯液面体系的润湿与蒸发过程,对提高微/纳系统的换热效率具有重要的指导意义。实验研究纳米尺度液滴和受限液体的润湿与蒸发行为,对设备器材以及测量精度有着较高的要求,且操作难度很大。随着计算机技术的飞速进步,分子模拟技术逐渐成熟,成为研究微尺度现象的主要手段。因此,本文采用分子动力学模拟的方法,研究纳米尺度弯液面体系(纳米液滴弯液面和纳米孔道内受限流体弯液面)的润湿及蒸发行为,考察壁面与流体的相互作用大小、壁面粗糙、颗粒与流体的相互作用大小以及颗粒体积百分数等因素对纳米尺度弯液面体系润湿、界面性质以及蒸发过程的影响。对...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

采用分子动力学模拟方法,研究了水-正十六烷混合物纳米液滴在光滑及粗糙壁面上的润湿特性。模拟结果表明,对于光滑的疏液性和亲液性壁面,随着温度的升高,混合物纳米液滴的接触角呈总体增大的趋势;随着正十六烷体积百分数的增加,混合物纳米液滴的...  (本文共6页) 阅读全文>>