李朝阳 张开升

(中国海洋大学工程学院 山东青岛 266100)

随着科学技术的迅速发展，仿生表面在体育、医疗、化学、军事发展和交通等方面表现出了极为可观的应用前景并吸引了许多研究者[1-3]。与此同时，水下浸没的固体仿生表面对其实现减阻功能起着至关重要的作用[4-6]，而界面的稳定性直接影响界面的疏水和滑移性能[7]。许多因素如冲击[8-9]、静水压力[10]、流体流动[11-12]等都容易引起超疏水界面失稳。BICO等[13]定性地说明了侧壁结构(突出的尖角)能够钉扎液气界面，有利于液气界面保持稳定。NOSONOVSKY[14]从系统最小自由能出发揭示了液气界面稳定性判据，提出了壁面多级多尺度微结构有助于防止液气界面失稳。WHYMAN、BORMASHENKO[15]从能量的角度说明了侧壁次级微结构能够增大系统从Cassie-Baxter(CB)状态向Wenzel(W)状态的浸润转变的能量势垒，为了维持超疏水特性，需要维持Cassie-Baxter状态气层的稳定性，从而有效避免液气界面失稳。WU等[16-17]基于热力学原理提出液滴浸润多级微结构的理论模型，得到了侧壁次级微结构有助于增大液气界面在壁面上的接触角和增大系统浸润转变能量势垒的结论。现有的这些工作表明界面稳定性对界面的疏水和滑移性能起着至关重要的作用。然而，目前的研究尚不完善，在微观方面缺乏研究，没有从分子动力学方面对界面稳定性展开详细分析。

本文作者运用分子动力学模拟方法[18]，采用透明质酸溶液模拟仿生黏液，构建不同质量分数下仿生黏液体系的模型，考察仿生黏液体系与水相界面行为随时间的变化规律；……