移动接触线底部的液膜形态和微观结构

浸润(Dynamic wetting)是自然界和工业界常见的现象,在石油回收,表面处理,农药沉积,灌溉系统以及电子冷却和生物过程中都有广泛的应用。由于涉及复杂分子间作用且与体相不可分割,是经典的跨尺度、跨学科难点。目前的研究多缺乏微观实验和机理突破,精确的液膜浸润机理仍然亟需建立,尤其对于部分浸润的系统。我们的工作是基于原子力成像技术摸索出一套成熟的微纳层面测试方法,探索移动薄液膜上微观接触角的特征,并在此基础上发展完善精确的理论模型,为接触线前进微观机理以及流体应力奇点消除等基本问题的解决铺平道路。应用背景:石油,表面处理,换热强化、电子冷却、微流,生物系统等。申请人从最难也是最普遍的移动接触线问题着手。

我们应用高精度AFM的Taping-mode,在选择合适的探针和振动模式下,探针与液体表面由于接触造成的误差最小。使用这个设备,我们在不同材料表面和不同液体组合下测量了大量的接触线区域的液膜形态,获得了移动液膜的微观接触角与液膜迁移速度的关系;另一方面,我们建立了分子动力学模型,在基于实验获得液膜微观形态的基础上,提出了四区域的完整的液膜动力学模型,开启了新的移动接触线机理探索。

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