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纳米液滴在氧化石墨烯表面润湿的数值仿真研究

2021-12-11单丹丹朱建光邵群峰

科技与创新 2021年23期

单丹丹,朱建光,邵群峰

(沈阳工业大学信息科学与工程学院,辽宁 沈阳110870)

润湿性是液体在固体表面接触并相互作用而形成的一种固相-液相界面性质,主要由固-液接触角来表示。如今材料的润湿特性已经渗透到了生产生活中的各个方面,例如润滑、防水、构建亲疏水表面和润湿性智能可控表面等领域都有广泛的实际应用意义。

随着计算机模拟的飞速发展,对于在分子-原子水平上固体表面润湿性能的研究越来越引起了人们的重视。HERRERA等人[1]模拟了离子液体液滴在石墨烯基底上的纳米润湿性,结果表明液滴尺寸对润湿行为影响显著。WANG等人的实验[2]对比了水滴在不同界面的润湿现象,测得各材料表面的接触角大小均有差异。基于纳米润湿研究的热度,石墨烯由于其优越的力学、电学等性质,逐渐进入人们的视野,在微纳机电领域有广阔的应用前景。ZHOU等人[3]通过分子动力学模拟的方法探究了石墨烯的润湿特性,并通过实验测得了水滴在石墨烯表面的接触角。但石墨烯表面的结构缺陷使得其性质发生变化,因而缺陷石墨烯引起学者们的广泛关注。WEI等人[4]结合分子动力学模拟和理论分析,对氧化后的石墨烯润湿性能进行了探索,这种石墨烯缺陷被称为氧化石墨烯,其优良性质深受瞩目,应用前景广阔。

基于纳米尺度下材料的特殊性质,本文采用分子动力学(MD)模拟的方法,利用当下热门的离子液体首次对氧化石墨烯的润湿性能进行数值仿真研究,主要探究纳米液滴尺寸和氧化石墨烯缺陷浓度对润湿行为的影响。……

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