Адгезионные свойства малой капли на частично смачиваемой поверхности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках новой теоретической модели проанализированы адгезионные свойства малой капли, лежащей на частично смачиваемой поверхности твердого тела (краевой угол смачивания θ<π/2). Применены парный межатомный потенциал Леннарда–Джонса и континуальное приближение для взаимодействующих атомов. Выведены формулы для потенциальной энергии взаимодействия капли с подложкой и удельной работы адгезии, а также сформулировано условие механической устойчивости капли. Численные расчеты, выполненные для системы Pb (малая капля) – Fe (подложка), качественно согласуются с результатами молекулярно-динамического моделирования.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Ш. Рехвиашвили

Институт прикладной математики и автоматизации КБНЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rsergo@mail.ru
Россия, Нальчик, 360000

А. А. Сокуров

Институт прикладной математики и автоматизации КБНЦ РАН

Email: rsergo@mail.ru
Россия, Нальчик, 360000

З. В. Мурга

Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина

Email: rsergo@mail.ru
Россия, Москва, 119071

Список литературы

  1. Рит. М. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2005. 160 с.
  2. Neimark A.V., Vishnyakov A. Monte Carlo simulation study of droplet nucleation // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. № 17. P. 174508. https:doi.org/10.1063/1.1888389
  3. Татьяненко Д.В., Щекин А.К. Малые капли при нуклеации на частично смачиваемой подложке: линейное натяжение и адсорбция // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2009. № 1. С. 116–129.
  4. Татьяненко Д.В., Щекин А.К. Зависимость линейного натяжения и краевого угла сидячей капли от размера капли // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2010. № 2. С. 149–164.
  5. Матюхин С.И., Фроленков К.Ю. Форма капель жидкости, помещенных на твердую горизонтальную поверхность // Конденсированные среды и межфазные границы. 2013. Т. 15. № 3. С. 292–304.
  6. Рехвиашвил С.Ш., Киштикова Е.В. Поверхностное натяжение, линейное натяжение и краевой угол смачивания малой капли в изотермических условиях // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014. Т. 50. № 1. С. 3–7. https:doi.org/10.7868/S0044185614010112 [пер. Rekhviashvili S. Sh., Kishtikova E.V. The surface and the linear tension and the contact angle of a small drop under isothermal conditions // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014. V. 50. № 1. P. 1–4. https:doi.org/10.1134/S2070205114010110]
  7. Rekhviashvili S. Sh , Sokurov A.A. Modeling of sessile droplet with the curvature dependence of surface tension // Turkish Journal of Physics. 2018. V. 42. № 6. P. 699–705. https:doi.org/10.3906/fiz-1807–26
  8. Татьяненко Д.В., Щекин А.К. Термодинамический анализ вкладов адсорбции и линейного натяжения в краевой угол малых сидячих капель // Коллоидный журнал. 2019. Т. 81. № 4. С. 517–531. https:doi.org/10.1134/S0023291219030157 [пер. Tatyanenko D.V., Shchekin A.K. Thermodynamic analysis of adsorption and line-tension contributions to contact angles of small sessile droplets // Colloid Journal. 2019. V. 81. № 4. P. 455–468. https:doi.org/10.1134/S1061933X19030153]
  9. Русанов А.И. Температурная зависимость краевого угла жидкости на деформируемой твердой поверхности // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82. № 5. С. 611–617. [пер. Rusanov A.I. Temperature dependence of liquid contact angle at a deformable solid surface // Colloid Journal. 2020. V. 82. № 5. P. 567–572. https:doi.org/10.1134/S1061933X20050142]
  10. Сидорова С., Колесник Л.. Моделирование процесса формирования островковых тонких пленок // Наноиндустрия. 2016. № 3. С. 65–70.
  11. Dukarov S., Kryshtal A., Sukhov V. Surface energy and wetting in island films. In book: Wetting and Wettability. Chapter 7. Ed. M. Aliofkhazraei. Rijeka: Intech. 2015. P. 169–206. https:doi.org/10.5772/60900
  12. Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса. М.: Наука. 1988. 334 с.
  13. Рехвиашвили С.Ш., Бухурова М.М. Устойчивость углеродной нанолуковицы в контакте с графитовой подложкой // Письма в ЖТФ. 2019. Т. 45. № 12. С. 9–11. https:doi.org/10.21883/PJTF.2019.12.47909.17794 [пер. Rekhviashvili S. Sh., Bukhurova M.M. Stability of a carbon nano-onion in contact with a graphite substrate // Technical Physics Letters. 2019. V. 45. № 6. P. 591–593. https:doi.org/10.1134/S1063785019060294]
  14. Фомин В.М., Филиппов А.А. Методы исследования упругих характеристик нанообъектов (обзор) // Физическая мезомеханика. 2020. Т. 23. № 5. С. 5–19. https:doi.org/10.24411/1683-805X-2020-15001 [пер. Fomin V.M., Filippov A.A. A Review of Methods for Studying the Elastic Characteristics of Nanoobjects // Physical Mesomechanics. 2021. V. 24. № 2. P. 117–130. https:doi.org/10.1134/S1029959921020016]
  15. Мысовских И.П. Лекции по методам вычислений. С.-П.: Санкт-Петербургский государственный университет, 1998. 463 с.
  16. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука. 1985. 398 с.
  17. Zhao C., Lin Y., Wu X. Molecular dynamics study on wetting characteristics of lead droplet on iron surface at high temperatures // Materials Today Communications. 2022. V. 32. P. 103968. https:doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103968
  18. Zhen S., Davies G.J. Calculation of the Lennard-Jones n–m potential energy parameters for metals // Physica Status Solidi (a). 1983. V. 78. №. 2. P. 595–605. https:doi.org/10.1002/pssa.2210780226
  19. White D.W. G. The surface tensions of Pb, Sn, and Pb-Sn alloys // Metall. Mater. Trans. B. 1971. V. 2. P. 3067–3071. https:doi.org/10.1007/BF02814956
  20. Passerone A., Sangiorgi R., Caracciolo G. The surface tension of liquid lead // J. Chem. Thermodynamics. 1983. V. 15. №. 10. P. 971–983. https:doi.org/10.1016/0021-9614(83)90131-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Капля над подложкой.

Скачать (13KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Зависимость удельной работы адгезии (а) и равновесного расстояния (б) для свинцовой капли на железной подложке от высоты капли при различных значениях радиуса.

Скачать (214KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость предельной высоты свинцовой капли на железной подложке от ее радиуса.

Скачать (69KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024