注液表面液滴润湿与电润湿动态行为分子模拟研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a13692624
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着微纳米材料制备方法的快速发展,注液表面(Liquid-infused surfaces,LISs)的相关研究受到了大量关注。LISs具有优异的拒液性、防生物污染、自清洁等特点被广泛的运用于生物医学和材料化学等多个领域。液滴在注液表面的润湿及电润湿行研究对其应用具有重要的指导意义。由于注液表面中润滑剂的存在,液-液界面附近的液滴状态和分子过程很难用简单的光学仪器捕捉。然而,分子动力学模拟为观察注液表面上纳米液滴形态提供了一种直观的方法。因此,本文利用分子动力学方法构建了LISs模型,研究了基底特性和油层厚度对液滴状态、表观接触角、油膜厚度和扩散直径的影响;建构了LISs电润湿模型,研究了电场强度和油层厚度对液滴接触状态和表观接触角的影响。基于以上研究,本论文的主要结论如下:(1)研究了基底特性和油层厚度对液滴在LISs上形态、表观接触角和扩散直径的影响。发现液滴在亲水基底注液表面容易表现为Wenzel状态,而在疏水基底注液表面则表现为Cassie状态,并且亲水基底注液表面液滴的表观接触角小于疏水基底注液表面。获得了随着油层厚度的增加,液滴由Wenzel状态向Cassie状态转变和液滴表面油膜厚度逐渐增加的规律;研究发现液滴表观接触角会随着油层厚度的增加先增大后减小。对比研究了扩散直径在亲水基底和疏水基底注液表面的变化,发现液滴扩散直径在疏水基底注液表面更快达到扩散极限;随着油层厚度的增加,液滴的扩散直径逐渐减小。(2)对比研究了不同电场强度和油层厚度对液滴状态、表观接触角和油膜厚度的影响。首先,研究发现外加电场会改变液滴的形态和状态,液滴从非隐身状态转变为隐身状态。液滴表面油膜厚度以及与注液表面的接触面积会随着电场强度的增大而增加。通过对比两种基底,发现铜基底注液表面比硅基底注液表面更容易产生电拉伸。最后,研究了油层厚度对纳米液滴电润湿的影响。研究发现,在平行外电场作用下,表观接触角的减小随润滑油层厚度的增加而增大,而在垂直向上或向下的外电场作用下,表观接触角的减小在润滑油层厚度适中时最大。综上,发现在外加电场作用下,注液表面上液滴的变形可归因于电润湿、电拉伸和钉扎效应的竞争。本文基于分子动力学方法,研究了液滴在LISs的润湿和电润湿行为,总结了其润湿和电润湿行为规律。本文的工作为纳米尺度下LISs电润湿行为研究提供了一种新思路,对注液表面的设计有一定的指导意义。
其他文献
目的:利用基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)的新算法测量OCT图像中黄斑裂孔(Macular Hole,MH)及其周围黄斑囊样水肿(Cystoid Macular Edema,CME)的多维度形态学参数,探索病灶间、病灶与视力间的相关性,建立预测术后视力的模型。方法:本研究是回顾性病例系列研究,纳入2016年6月-2020年6月在汕头大学·香港中
学位
目的:分析调节引起的眼部生物学参数变化在近视和非近视学龄儿童身上的差异,探索儿童近距离工作产生的调节与近视发展的关系。方法:本研究共纳入20名近视学龄儿童(男性10名,女性10名,年龄11.4±0.94岁,等效球镜度数-1.55±0.77D)和14名非近视学龄儿童(男性5名,女性9名,年龄10.6±1.3岁,等效球镜度数0.54±0.29D)作为试验受试者,左眼为受试眼。使用自行搭建并安装在非接触
学位
目的:常染色体显性遗传性视神经萎缩(autosomal dominant optic atrophy,ADOA)是一种主要为视网膜神经节细胞变性伴上行性视神经萎缩导致的遗传性视神经病变,是目前最常见的视神经萎缩疾病。本研究通过收集临床诊断为ADOA家系的临床信息建立数据库,采集家系成员及对照组人群的外周血并提取基因组DNA样本,通过全外显子组测序方法筛选鉴定候选变异位点,并对突变位点进行功能研究。
学位
混沌系统具有非常好的初值敏感性、不可预测性以及类随机性等复杂的动力学行为,在保证加密的安全性和效率上有着很大的优势,被广泛的应用在保密系统领域。但是目前的混沌图像加密算法仍然具有一些缺陷,如窄的混沌参数区间和序列的低复杂度,使得混沌系统的状态易于被预测。基于此,本文对于混沌图像加密算法进行研究,一方面,通过对现有混沌映射的复杂动力学行为进行改善,进一步提高系统的混沌性能,保证图像加密算法的安全性。
学位
报纸
图像修复的目的是将图像已知区域作为先验信息,填补图像的缺失区域或者缺失像素。作为图像修复的延续,视频修复不仅要保证修复后的视频每一帧都满足空间一致性,还要保证视频序列具有时间一致性。传统的视频修复算法虽然取得了一定的修复效果,但大多忽略了视频序列的连续性和相关性,且只能处理缺失区域较小的情况,同时不能应对复杂和多变的场景。随着深度学习的发展,视频修复的效果也得到了进一步提升。在最近的研究中,不少研
学位
目的:研究角膜塑形术(Orthokeratology,OK)后光学区面积(Treatment zone size,TZS)及偏心(Treatment zone decentration,TZD)对青少年近视患者脉络膜厚度(Choroidal thickness,CT)和角膜高阶像差的影响。方法:选取双眼配戴OK镜的青少年患者59例,均取右眼数据进行分析,测量戴镜前、戴镜1个月时、戴镜6个月时角膜地
学位
目的:比较甲状腺相关性眼病(TAO)患者和正常人群直接对光反射瞳孔功能的差异,探索瞳孔功能检查与甲状腺相关性眼病严重程度、视力、图形视诱发电位(VEP)、视野及视网膜神经纤维层(RNFL)厚度的相关性。方法:本研究选取2021年5月至2022年3月在汕头国际眼科中心就诊的甲状腺相关性眼病(TAO)患者72例144眼,平均年龄为48.2±11.3岁,其中轻度TAO组56眼,中重度TAO组71眼,极重
学位
目的:使用卷积神经网络建立基于3-14岁儿童眼底图像的眼屈光度预测模型,并评估其准确性,用以实现眼底图像对儿童眼屈光度的自动预测。方法:本研究收集2020年1月至12月来汕头国际眼科中心就诊的3-14岁儿童共14216人(28432眼)的一般病历资料、睫状肌麻痹验光结果和眼底图像。眼底图像经处理后与对应数据一同纳入数据集,随机分成产生训练集、验证集和测试集。使用卷积神经网络Inception-V3
学位
离子液体是全部由阴阳离子组成的、在室温环境下呈液态的熔融有机盐,因其具有对外整体呈电中性、环境友好、宽化学窗口、低熔点等优良特性,在软光电材料领域发展迅猛。在下一代超级电容器中,离子液体被当作电解质和石墨烯电极材料相结合被科研工作者广泛探索,因此将石墨烯-离子液体界面进行深入研究十分必要。极化性质包含着离子对极化趋势的演进,振动光谱是研究液体材料结构特征的重要工具。外电场对石墨烯-离子液体体系极化
学位