【摘要】 由于在小尺度上缺乏可识别的接触角,并且引入液滴的吸附能密度作为液体对表面亲和力的新度量。
根据我们日常的视觉经验,在被空气包围的固体表面上,肉眼可见的大量液体可能呈现出各种各样的形状,也许类似于具有复杂周长的浅水坑。随着液体沉积物体积的减少和重力的影响变得可以忽略不计,液滴的形状将在很大程度上取决于最小化液体在液-气界面上的表面张力的能量贡献,因此液滴将呈现球形,远离液-固界面上相互作用产生的局部扭曲。润湿性是液体对固体表面的亲和力。由于能量的原因,宏观的液滴会形成接近球形的盖子。然后通过液-气界面与固-液界面的接触角来捕获润湿性的程度。然而,当液滴体积缩小到1升的尺度时,表面相互作用变得显著,液滴呈现扭曲的形状。在这种情况下,接触角变得模糊,并且需要一个可扩展的度量来量化润湿性,特别是考虑到在纳米尺度上利用液固相互作用的技术的出现。Giro等人[1]将纳米尺度实验与分子水平模拟相结合,研究了小长度尺度下球形液滴形状的破裂。其展示了测量液滴的形貌如何随着体积的缩小而越来越多地显示出非球形特征。最终,纳米级液滴会在固体表面变平,形成层状的分子集合。由于在小尺度上缺乏可识别的接触角,并且引入液滴的吸附能密度作为液体对表面亲和力的新度量。可以发现,将液滴的宏观理想状态外推到纳米尺度,尽管它在几何上不像真实的液滴,但如果包括线张力,仍然可以恢复其吸附能。
[1] Giro, R., et al., Adsorption energy as a metric for wettability at the nanoscale. Scientific Reports, 2017. 7(1).
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