纳米液滴撞击润湿梯度表面的分子动力学模拟

作者：潘伶; 谢旭清; 郭锦阳

来源：表面技术, 2022, 51(11): 395-404.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.11.037

• 纳米液滴
• 撞击
• 润湿梯度
• 分子动力学模拟
• 弹跳
• 铺展

目的 研究在液滴撞击固体表面的过程中，撞击速度和润湿梯度对液滴运动的影响。方法 采用分子动力学方法模拟纳米液滴以不同初始下落速度v0撞击带有润湿梯度的固体表面，通过改变固体表面纳米方柱的间隙来构建润湿梯度，方柱间隙越小则接触角越小、润湿性能越好。结果 当v0为0.3～1.1 nm/ps时，液滴撞击固体表面后沿固体表面朝着润湿性较强的方向移动；在v0为0.7～1.1 nm/ps时，液滴出现了二次铺展；受到液滴的初始动能和钉扎效应的影响，液滴质心离开润湿梯度表面时的移动速度vt出现了2个拐点。当v0为1.2～1.5 nm/ps时，液滴在撞击固体表面后会发生弹跳，此时液滴在v0垂直方向的速度分量随着v0的增大呈线性增大趋势，而在v0水平方向的速度分量为定值(0.017 nm/ps)；液滴的弹跳速度v和弹跳角α会随着v0的增大而增大。结论 在液滴撞击带有润湿梯度的固体表面的过程中，最大铺展因子βmax与v0近似呈线性关系；低速液滴撞击固体表面后会被捕捉，并沿着润湿性强的方向移动，提出了不同撞击速度区间中vt与v0的关系式；高速液滴在撞击后会沿着润湿性较好的一侧发生弹跳，提出了液滴弹跳速度、角度与v0的关系式。

• 单位
  福州大学; 自动化学院