表面微結(jié)構(gòu)對表面潤濕性和粘附性影響的分子動力學(xué)研究.pdf

1、自然界中的神奇現(xiàn)象給科學(xué)研究許多啟示，如“蓮花效應(yīng)”是由于葉子表面的超疏水性，而荷葉上特殊的微納級突起被認(rèn)為與其超疏水特性密切相關(guān)，壁虎能夠自由在天花板上行走是由于腳底超強的粘附力，而其腳底極細(xì)小的剛毛與其特殊的粘附特性直接相關(guān)。隨著納米機械的發(fā)展，潤濕和粘附不可避免地影響到微納器件的設(shè)計制造及其工作性能，研究表面微結(jié)構(gòu)對表面潤濕性和粘附性的影響，有助于提高人們對潤溫和粘附原理的理解，對納米機械制造具有一定的指導(dǎo)意義。
　　本文采

2、用分子動力學(xué)的方法建立了硅表面潤濕模型，采用條紋狀、網(wǎng)格狀和凸臺狀3種不同的表面微結(jié)構(gòu)，探討了水滴在表面上的擴散方向問題，以及微結(jié)構(gòu)尺寸對表面潤濕性的影響。研究結(jié)果表明，表面微結(jié)構(gòu)寬度存在臨界寬度值，當(dāng)微結(jié)構(gòu)寬度小于臨界寬度時表面表現(xiàn)為疏水性，反之，親水性增強;在疏水性表面上，水的鋪展性表現(xiàn)為各向同性，水滴穩(wěn)定后俯視圖近似為圓形，在親水性表面，水的鋪展性表現(xiàn)為各向異性，表面微結(jié)構(gòu)形狀不同，水滴穩(wěn)定后呈現(xiàn)不同的特殊形狀。
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3、用分子動力學(xué)方法建立了探針與基底表面的粘附力測量模型，采用潤濕模型中的3種表面微結(jié)構(gòu)，探討了表面微結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀以及表面水膜對表面粘附性的影響。研究結(jié)果表明，表面微結(jié)構(gòu)主要減小了最大粘附力，微結(jié)構(gòu)形狀和尺寸對最大粘附力都有影響，其中凸臺狀微結(jié)構(gòu)尺寸變化對最大粘附力影響最為明顯。表面水膜的存在將顯著降低最大粘附力。
　　本文研究了不同尺寸、不同形狀表面微結(jié)構(gòu)條件下的表面潤濕特性和表面粘附特性，并探索了其現(xiàn)象產(chǎn)生的機理，所做研究對改