【摘 要】
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浸润现象普遍存在于自然界和人类生产生活过程中.接触线作为三相界面的会合区域,在浸润行为中扮演重要角色.目前浸润微观机理的认识依然十分有限.其中一个重要原因在于,浸润涉及从微观到宏观的跨尺度过程,而实验数据通常集中于微米级.几十年来,三相接触线处纳米尺度下的微观接触角θm及其向宏观接触角θD的过渡方式都是学术界争论不止的焦点.本文研究了非蒸发液体在低Ca数(＜10-4)下的铺展特性,利用轻敲原子力显
【机 构】
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微尺度传热传质实验室,北京大学工学院 北京 100871;北京大学数学科学学院,北京 100871
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浸润现象普遍存在于自然界和人类生产生活过程中.接触线作为三相界面的会合区域,在浸润行为中扮演重要角色.目前浸润微观机理的认识依然十分有限.其中一个重要原因在于,浸润涉及从微观到宏观的跨尺度过程,而实验数据通常集中于微米级.几十年来,三相接触线处纳米尺度下的微观接触角θm及其向宏观接触角θD的过渡方式都是学术界争论不止的焦点.本文研究了非蒸发液体在低Ca数(＜10-4)下的铺展特性,利用轻敲原子力显微镜(TM-AFM)观测分析其移动接触线附近的界面形态.在距离基底10～20nm液膜厚度以内,首次发现移动液体界面呈现“鞋头型”的凸起形貌.这一特性在部分浸润系统中普遍存在,而在完全浸润系统中未被发现.发现微观接触角以及凸起形貌均随着移动速度而变化,从而为微观接触角速率相关性争论提供了直接实验证据.借助分子动力学模拟(MD)以解释纳米级凸起,发现纳米级薄液膜在剪切运动时,会产生明显的“动态分离压”.并以此为基础,提出“四区模型”描述接触线处的界面结构形态,模型展现出良好的拟合特性.
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