正十六烷纳米液滴润湿行为的分子动力学模拟

发布时间：2020-07-14 05:42

【摘要】：本文采用分子动力学模拟的方法,利用LAMMPS等软件研究正十六烷纳米液滴在光滑壁面、粗糙壁面、聚四氟乙烯壁面上的润湿行为及正十六烷-水混合体系下的润湿行为。分子动力学模拟结果表明,对于光滑壁面,壁面长度(宽度)、壁面厚度、正十六烷分子数、截断半径等对正十六烷纳米液滴平衡接触角影响不大。随着壁面作用势能的增加,系统总能量逐渐降低,平衡接触角逐渐减小。对于三种作用势能的壁面,当温度由278K升高到378K时,正十六烷纳米液滴的达到平衡所需的时间逐渐增长,平衡接触角逐渐减小。对于栏栅型结构的疏液壁面,当粗糙度因子逐渐增加,液滴接触状态由Wenzel模式向Cassie过渡。对于中性壁面,平衡接触角随着粗糙度因子的增加而保持不变。对于亲液壁面,当粗糙度因子由1.75增加2.75时,平衡接触角逐渐增大。当相面积分数由0.2增加至0.8时,疏液壁面和亲液壁面作用下的平衡接触角均逐渐减小,而对于中性壁面,平衡接触角则随相面积分数的增加无明显变化。对于方柱形粗糙壁面,当粗糙度因子小于临界值时,三种作用势能下的壁面,平衡接触角都随之增大。当粗糙度因子大于临界值时,液滴的平衡接触角基本保持不变。对于疏液壁面,平衡接触角随着凹槽宽度先增加后减小。对于中性壁面,接触角随凹槽宽度基本保持不变。对于亲液壁面,平衡接触角随着凹槽宽度增加而逐渐减小,液滴在方柱形的球形度基本接近1。而且,方柱形平衡接触角均大于栏栅型平衡接触角的值。正十六烷纳米液滴在聚四氟乙烯壁面上的模拟研究中,在一定范围内,平衡接触角随着分子数的增加而逐渐增大,随着截断半径和温度的增加而逐渐减小。当粗糙度因子增大时,平衡接触角逐渐增大,液滴由亲液状态向中性状态过渡。随着相面积分数的增加,平衡接触角先增加后减小。随着接触宽度的增加,液滴平衡接触角逐渐减小。正十六烷-水混合体系模拟研究中,当水分子数增加时,混合纳米液滴平衡接触角逐渐增大。混合纳米液滴平衡接触角在一定范围内随温度的升高逐渐减小。当粗糙度因子增加时,润湿平衡接触角随之增加,而当增加相面积分数时,接触角逐渐减小。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O35

【参考文献】