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基于MS的超疏水表面接触角研究(perl脚本方法)

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冲洗着淤泥,显微镜下超疏水材料的表面结构很粗糙,包上有包。不只是荷花上有,昆虫的足上也有比如水黾,蚊子都能在水上行走而不划破水面这就是因为其上面的超疏水材料。超疏水材料有很大的发展前景:首先,可以自行清洁需要干净的地方;还可以放在金属表面防止水的腐蚀生锈;第三,基于对昆虫的研究我们还可以使水上飞行成为可能,在船的表面加上超疏水膜减小阻力节省能源。有水就有油,超疏油的存在可以用于石油的分离,减少原油损失,而且可以用于石油输送管道,使石油最大限度的使用,此外还可以放在排风扇表面,保持其洁净。

在表面防腐等技术研究中,不可避免的面临对表面的湿润性的研究,而固体表面的润湿性能由化学组成和微观结构共同决定∶(1)表面几何结构有重要影响:具有微细粗糙结构的表面可以有效的提高疏(亲)水表面的疏(亲)水性能。(2)化学组成结构是内因:低表面自由能物质如含硅、含氟可以得到疏水的效果。研究表明,光滑固体表面接触角最大为120°左右。

这里,涉及到接触角&theta;的概念,当 &theta;>90&deg;时表现为疏水性质,&theta;<90&deg;时表现为亲水性质。&theta;<5&deg;的表面称之为超亲水性表面;&theta;>150&deg;的表面称之为超疏水性表面。那么,我们如何通过ms实现对接触角的计算呢?这就需要perl脚本的帮助。下面将分享接触角计算脚本。

首先第一步是构建符合我们实验要求的结构,如下结构:

可以看出,我们的结构包含液相层和固相层,我们也就是要研究油滴在固相层上的接触情况,在经过动力学计算之后,我们获得了体系的运动轨迹文件。下图是接触过程的快照:



我们通过动力学得到体系的运动轨迹文件之后,再利用如下脚本,对液滴和表面进行设置,采用圆切法即可得到接触角的变化。




在提取出随时间变化的接触角数据之后,我们可以使用绘图软件,对数据进行绘图。可以看出,在该算例中。接触角稳定在140度,属于疏水材料。

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公棕号:320科技工作室。


分子动力学
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首次发布时间:2022-01-06
最近编辑:2年前
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硕士 | 结构工程师 lammps/ms/vasp/
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