В работе исследуется зависимость краевого угла сидячей капли на плоской поверхности от степени гидрофильности/гидрофобности этой поверхности, от размера сидячей капли и от температуры при помощи метода молекулярной динамики с использованием программного пакета GROMACS 2020.1. Рассмотренные капли аргона и капли воды в полноатомной модели TIP3P оказались устойчивыми на протяжении всего времени моделирования. Для вычисления краевого угла сидячей капли использовалось приближение, в котором капля представляет из себя усеченную сферу. В качестве плоской поверхности была использована непроницаемая стенка, взаимодействующая с каплей согласно потенциалу Стила (потенциал «3-9»), а также полноатомные модели графита и кристобалита (SiO2). Для сидячих капель, состоящих из молекул аргона, была определена зависимость краевого угла от параметра взаимодействия потенциала Стила, при помощи которого регулировалась смачиваемость поверхности. Наблюдалось уменьшение краевого угла капли при увеличении параметра взаимодействия. Была определена зависимость краевого угла сидячей капли аргона от температуры при постоянном параметре взаимодействия молекул аргона с поверхностью. При возрастании температуры от 65 К до 100 К наблюдалось уменьшение краевого угла смачивания, сопровождающееся увеличением числа молекул аргона, находящихся в газовой фазе. Проведено моделирование сидячих капель воды на поверхности графита. Для моделирования различной степени
смачиваемости поверхности варьировался параметр ε потенциала Леннард-Джонса для атомов, составляющих поверхность. Наблюдалось уменьшение краевого угла капли воды при увеличении силы взаимодействия молекул воды с поверхностью. Для определения зависимости угла смачивания от температуры была проведена серия расчётов с каплей воды из 1000 молекул на графитовой поверхности при температурах от 280 до
360 К. Для исследования зависимости краевого угла сидячей капли воды от ее размера были рассмотрены системы, содержащие 500, 1000, 2000 и 8000 молекул воды на графитовой поверхности, при этом большинство молекул воды принадлежали сидячей капле и лишь небольшое их число оказалось в газовой фазе. Также было проведено моделирование сидячей капли воды на поверхности кристобалита (SiO2) в полноатомной модели.
Смачиваемость поверхности варьировалась путем присоединения к атомам кислорода, находящимся на поверхности, атомов водорода (с образованием OH групп), при этом частичные заряды всех атомов поверхности пересчитывались для сохранения электронейтральности системы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (грант No 22-13-00151).