TY - CHAP

T1 - МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИДЯЧИХ КАПЕЛЬ НА ГИДРОФИЛЬНЫХ И ГИДРОФОБНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ

AU - Волков, Николай Александрович

AU - Половинкин, Михаил Сергеевич

AU - Щёкин, Александр Кимович

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - 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 степенисмачиваемости 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 до360 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).

AB - 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 степенисмачиваемости 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 до360 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).

M3 - тезисы в сборнике материалов конференции

BT - Термодинамика и материаловедение. Тезисы докладов XV Симпозиума с междуна- родным участием, 3–7 июля 2023 года

A2 - Гельфонд, Николай Васильевич

CY - Новосибирск

ER -