納米尺度下離子液體水滴電潤濕行為的分子模擬計(jì)算研究.pdf

1、針對納米尺度液滴潤濕及電潤濕行為的研究已成為當(dāng)今微納流體操控領(lǐng)域內(nèi)的重要研究內(nèi)容，在光學(xué)、物理化學(xué)以及生物學(xué)和電機(jī)工程等諸多研究領(lǐng)域都獲得廣泛的關(guān)注。目前對納米尺度下液滴電潤濕行為的研究大多針對甲醇、乙醇、純水以及氯化鈉等無機(jī)鹽的水溶液，與上述傳統(tǒng)的溶液相比，室溫離子液體具有環(huán)境友好、對健康無害以及熱穩(wěn)定性良好和可設(shè)計(jì)組合性等特殊性質(zhì)，在基于液體的納米機(jī)電系統(tǒng)及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有著巨大的潛在應(yīng)用。
　　基于這樣的背景，本文對納米尺度

2、下含室溫離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽([EMIM][BF4])的水滴在單層石墨烯表面上的潤濕行為以及電潤濕行為進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬研究。本文的研究過程中，未加電場時(shí)納米水滴的平衡接觸角隨著其包含離子液體陰陽離子對數(shù)量的增多和溫度的升高而減小，通過計(jì)算徑向分布函數(shù)發(fā)現(xiàn)隨著納米水滴中陰陽離子對數(shù)量的增多，離子液體陰陽離子之間、水分子與水分子之間的相互作用力明顯強(qiáng)于離子液體陰陽離子與水分子之間的互相作用力。進(jìn)一步分析納米水滴中陰陽

3、離子的數(shù)量密度分布規(guī)律，得出陰陽離子與石墨烯基底的相互作用規(guī)律，納米水滴在固體基底附近形成較強(qiáng)的吸收層，導(dǎo)致納米水滴與石墨烯基底的平衡接觸角隨著陰陽離子對數(shù)量的增多而顯著的減小，進(jìn)而加強(qiáng)了石墨烯表面的潤濕性。在外加電場強(qiáng)度不變的情況下，隨著納米水滴中陰陽離子對數(shù)目的增多，水滴形態(tài)呈對稱性-不對稱性的變化，并且納米水滴到達(dá)平衡狀態(tài)所需要的時(shí)間隨水滴中陰陽離子對數(shù)量的增加而減少。當(dāng)外加電場強(qiáng)度較弱時(shí)，納米水滴通過不對稱性形變達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)