接触角与液固界面热阻关系的分子动力学模拟

本文利用分子动力学方法模拟了液体在固体表面的 接触角及液固界面热阻, 并探讨了二者之间的关系. 通过分别改变液固结合强度和固体的原子性质来分析接触角和界面热阻的关系及变化趋势. 模拟结果显示增强液固间相互作用时, 接触角减小的同时界面热阻也随之单调减小; 而改变固体原子间结合强度和原子质量时, 接触角几乎保持不变, 但界面热阻显著改变. 固体原子间结合强度和原子质量影响界面热阻的原因是其改变了固体的振动频率分布, 导致液固原子间的振动耦合程度发生变化. 本文的结果表明界面热阻不仅与由接触角所表征的液固结合强度有关, 还与液固原子间的振动耦合程度有关. 接触角与界面热阻间不存在单值的对应关系, 不能单一地将接触角作为液固界面热阻的评价标准. 关键词： 液固界面 接触角 界面热阻 分子动力学模拟     

表面电荷及外电场对液固界面热阻的影响

采用非平衡分子动力学方法模拟了外电场及固体表面电荷对水与固体间界面热阻的影响. 结果表明,外加电场平行于界面时, 其对界面热阻几乎没有影响, 而垂直于界面时, 界面热阻将随着电场强度的增大而减小. 壁面带正电荷或负电荷都将使得界面热阻减小. 界面热阻与表面电荷密度及电场强度均满足二次函数关系. 模拟结果表明施加外电场和表面电荷是控制液固界面热阻的有效方法.     

超临界L-J流体混合物互扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学方法计算了超临界Lennard-Jones(L-J)流体混合物的扩散性质, 分析了超临界条件下二元L-J混合流体(Ar-Kr体系)中各组分的自扩散系数及Maxwell-Stefan互扩散系数随组分的变化情况. 结果表明, 与Darken公式能很好地应用于常规条件下的Ar-Kr体系不同, 超临界条件下的Maxwell-Stefan扩散系数明显大于Darken公式的预测值, 不同原子间的速度互相关函数不可忽略且为正相关.     

表面纳米结构对过冷水形核的影响

采用分子动力学方法研究了电场作用下金属铝表面的不同纳米结构对过冷水形核的影响。在具有不同尺度表面结构的系统中,过冷水形核后均倾向于形成多晶结构。形核的过程不仅有六环结构的逐层生长同时也包含了冰相水分子间的聚并。此外,形核比较容易发生在亚表面层,光滑壁面附近的晶核比带结构表面附近的晶核具有更快的生长速度。