记者从中国科学技术大学获悉,该校工程科学学院、中科院材料力学行为和设计重点实验室团队,研究了固液界面毛细力的微观起源,揭示了液滴接触线处受力平衡的作用机理,并从力学角度给出了杨氏方程的合理解释。该研究成果日前发表在《物理评论快报》上。
1805年,英国科学家托马斯·杨在研究润湿和毛细现象时描述了界面张力和接触角的定量关系。两百多年来,杨氏方程已成为润湿领域最基本的理论之一。虽然基于热力学能量最小化方法可推导得到该方程,但是研究者一直致力于从力学角度解释杨氏方程,并验证其在纳米尺度的有效性。该领域仍存在许多关键科学问题亟待解决:一方面,作为控制液滴动力学的关键因素,作用在固液气三相接触线处的毛细力并没有在杨氏方程中明确体现,且易于与界面张力的概念混淆。另一方面,由于固液、固气界面张力难以在实验中准确测量,杨氏方程的验证一直存在着争议。
针对以上挑战,研究人员从微观上深入剖析了界面张力的物理意义并对其进行分解,找到了一种新的方法来定量描述固液气三相接触线处的毛细力,进一步明确了该毛细力与界面张力之间的区别和联系。在此基础上,研究者建立了描述液滴接触线处毛细力平衡的理论模型,并给出了杨氏方程的力学解释。该理论得到了分子动力学模拟结果的验证。研究结果还表明:在小接触角的情况下,固液和液气界面在接触线处存在重叠,固体表面的液体有序层状结构对毛细力具有重要影响。
该研究不仅为深刻理解界面润湿的诸多现象提供了新的认知,而且在微纳流控芯片设计、提高低渗透油藏采收率等应用领域也具有重要的科学意义。(记者吴长锋)
关键词: 托马斯·杨方程
凡本网注明“XXX(非中国微山网)提供”的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和其真实性负责。
大众网·海报新闻记者张稳吕乐田阳孙震泰安报道时值深秋,泰安市邱家店镇姚家坡村迎来了一年中最忙碌的时节——作为全国最大的“秋裤村”,每
2022-10-29 18:34
在中国,每12秒有1人发生卒中,每21秒有1人死于卒中,脑血管病已成为中国居民第一位的死亡原因,早期预防显得尤为重要。每年10月29日是“世界
2022-10-29 18:39
10月28日上午,全国首个航运企业集成化审批服务平台在青岛自贸片区启动。该平台运用数据中台、AI人工智能、电子签名等技术,将涉及水路运输、
2022-10-29 18:37
海报评论员朱延鲁10月28日,山东公布了2022年前三季度全省经济运行数据。根据地区生产总值统一核算结果,前三季度,全省生产总值为64409亿元,
2022-10-29 18:31
作为正规医院,南昌丰益肛肠医院在改善就医环境、降低就医费用、优化就医流程方面下功夫;实行的无假日医院制度,为上班族看病提供便利;通过
2022-10-29 17:53
10月28日,山东发布了前三季度的全省经济运行情况。前三季度全省生产总值64409亿元,同比增长4 0%。跑赢3 0%的全国大盘,经济大省山东交出了一
2022-10-29 15:41
大众网·海报新闻记者解强民通讯员姜雁群济南报道10月28日,济南轨道交通3号线二期设备工程开工活动在稻香站举行,标志着济南轨道交通3号线二
2022-10-29 15:32
大众网·海报新闻记者梁雯济南报道11月9日至10日,2022全国中小企业数字化转型大会将于山东国际会展中心举行。本次大会主题为“创新引领发展数
2022-10-29 15:36
大众网·海报新闻记者孙杰济南报道10月28日,由中国联合国协会主办、外交部国际司支持、山东大学承办的第十八届中国模拟联合国大会开幕。此次
2022-10-29 15:42
测评每天护肤一小步变美就更进一步啦,因为对于好肌肤,我们不管是化妆还是素颜都会显得好看,今天想和大家分享一下本人亲自测评护肤品--郑
2022-10-29 14:12