中国科学技术大学 三相接触线上毛细力平衡的理论模型及验证
信用:范景纯等
最近，一个由教授领导的小组
吴恒安和教授
中国科学院中国科学技术大学王凤超教授与
蒙斯大学的乔尔·德·科尼克对接触线上的毛细作用力提供了理论上的见解，并根据力学解释验证了杨的方程
研究结果发表在《物理评论快报》的网上
1805年，英国科学家托马斯·杨在研究润湿和毛细现象时描述了界面张力和接触角之间的定量关系
200多年来，杨氏方程已经成为润湿领域最基本的理论之一
它描述了平行于固液界面的三种界面张力的平衡
然而，研究人员对其解释为表面力或表面能提出了质疑，并致力于在纳米尺度上证明其有效性
尽管过去几年取得了显著进展，但困惑和挑战依然存在
首先，毛细力没有出现在杨氏方程中
此外，杨氏方程不能在实验中直接验证
与其热力学推导相比，提出该方程的力学解释存在更多障碍
为了解决这个问题，中国科学技术大学的研究小组提出了一个理论模型来描述接触线上的毛细作用力
研究人员检查了原子尺度上液体角落的毛细力平衡，并考虑了液体与其汽相共存的问题
该分析基于将固-液界面张力和固-汽界面张力分解成三个术语，其中任何一个都具有明确的物理意义
通过大接触角范围内的分子动力学模拟验证了所提出的模型
在均匀表面和装饰表面上蒸发液滴时，观察到毛细作用力的差异
按照同样的方法，他们还从机械解释的角度在纳米尺度上验证了杨氏方程
关于润湿和毛细作用机理的微观细节
这些结果为接触线上的毛细力平衡提供了新的物理见解
该研究不仅为深入理解许多界面润湿现象提供了新的见解，而且在微纳流控芯片设计和提高低渗透油藏采收率的应用领域具有重要的科学意义
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