离子液体电润湿特性的分子动力学研究

发布时间：2020-06-10 15:03

【摘要】：离子液体具有导电性好、液程长、挥发性低等优点,相比于传统水溶液在润湿、电润湿领域有重要的应用前景。本文采用分子动力学方法建立离子液体微纳液滴在固体壁面的电润湿模拟模型,离子液体选用1-丁基-3-甲基四氟化硼(1-Butyl-3-methyl tetra-fluoroborate)并对离子基团进行粗颗粒化简化分子模拟模型,系统研究有无电场(E=0V/?至E=±0.18V/?)作用时离子液体液滴在不同吸附力(ε=0.1kcal/mol至ε=3.0kcal/mol)硅固体壁面的润湿特性及离子基团的分布规律。结果表明:液滴自由扩散时,阴阳离子基团在壁面上方呈现分层分布,不同离子基团对应的峰值不同;由于壁面的吸引及阴阳离子静电力共同作用使得接触角随着离子对数的增多而增大,阴阳离子静电力逐渐取代平板吸附力;接触角随着平板吸附力的增加而减小,第一润湿层内离子颗粒在较小ε下排布松散且密度较小,在较大ε下排布紧密且密度较大,ε的继续增加不易破坏第一润湿层的稳定结构。施加电场后,离子液体液滴在硅固体壁面润湿达到平衡对应的接触角随着电场强度的增大而减小,且第二润湿层与第一润湿层离子数目比值和接触角变化趋势一致;液滴接触角在同场强、不同方向的电场下呈现非对称性,θ_(postive)θ_(negative),差值约为10°;在较弱的平板吸附力下,电场波动更易影响到液滴的润湿性质;液滴在平板上的扩散以及接触角变小主要受阳离子分布的影响,阳离子在电润湿过程中的贡献作用大于阴离子;壁面或电场在电润湿过程中是否起到主导作用则取决于各自的大小。电场强度较大时,部分离子基团脱离液滴出现液滴蒸发现象。
【图文】：

到硬币重力的影响，改变了原来的位置，并且分子 A 和 C 的距离变大，导致表面 C 的引力变大，F1’>F1。由于引力产生的收缩力克服了硬币下沉的重力，，才保证的完整性，这种收缩力即为表面张力。表面张力存在于液体表面的任意位置，并且其方向垂直于液体表面的任意一条直。如图 1-2（a）所示的液体平面，在液体表面任意画一条直线 AB，将表面分割块 m 和 n。线段划分后，两个板块的引力大小相等，方向相反，而且引力的大小段的每一个位置，并垂直于线段，这个力就是表面张力。

到硬币重力的影响，改变了原来的位置，并且分子 A 和 C 的距离变大，导致表面 C 的引力变大，F1’>F1。由于引力产生的收缩力克服了硬币下沉的重力，才保证的完整性，这种收缩力即为表面张力。表面张力存在于液体表面的任意位置，并且其方向垂直于液体表面的任意一条直。如图 1-2（a）所示的液体平面，在液体表面任意画一条直线 AB，将表面分割块 m 和 n。线段划分后，两个板块的引力大小相等，方向相反，而且引力的大小段的每一个位置，并垂直于线段，这个力就是表面张力。
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O35

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本文编号：2706458