倒三角形纳米粗糙表面液滴润湿性分子动力学模拟

固体表面纳米结构可以有效地调控界面润湿特性,在材料能源等领域具有重要应用前景。改变纳米结构的几何尺寸能够在一定范围内调节润湿特性,但存在一定的局限性,调节固液间能量系数能够进一步改变界面的润湿特性。然而,纳米粗糙表面液滴在更大区间内的固液相互作用系数下的润湿特性研究甚少。本文采用分子动力学模拟的方法,研究了倒三角形纳米粗糙表面液滴在不同区间能量系数下呈现的润湿行为,并采用渗透率进行表征。结果发现：四个不同的区间内固液间能量系数对渗透率的作用规律不同,呈现出先增后减的趋势,液滴也依次呈现出显著的润湿态,对应润湿状态图中疏水的Cassie态到亲水的Wenzel态,而能量系数越过临界值(~7),Wenzel态再反转回显著的Cassie态;同时,液滴分子空间分布呈现明显的规律性,其底层原子在晶格线或晶面均衡分布,形似壁面原子的外延生长。本文的研究获得了能量系数对润湿性影响规律的全貌性认识,对纳米结构表面润湿性的设计和调控具有一定的指导意义。     

金纳米颗粒自组装过程中溶剂化效应的数值模拟

自组装结构中颗粒之间的分离距离h对功能材料的应用起着至关重要的作用,是决定材料性能的关键因素,而胶体颗粒之间相互作用的可调性为调控颗粒的分离距离h提供了机遇。本文采用分子动力学模拟方法,建立两个直径为1nm的球形Au纳米颗粒在水溶液中全原子动力学模型,发现了亚纳米级分离距离h的200ps的弛豫过程,并研究了颗粒间局部水分子的数密度、扩散系数,并将体相的水特性与其比较,最后分析了聚合和弛豫过程的起因。