Адгезионные свойства малой капли на частично смачиваемой поверхности

С. Ш. Рехвиашвили; Рехвиашвили С. Ш.; А. А. Сокуров; Сокуров А. А.; З. В. Мурга; Мурга З. В.

doi:10.31857/S0044185624050044

Адгезионные свойства малой капли на частично смачиваемой поверхности

Authors: Рехвиашвили С.Ш.¹, Сокуров А.А.¹, Мурга З.В.²
Affiliations:
1. Институт прикладной математики и автоматизации КБНЦ РАН
2. Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина
Issue: Vol 60, No 5 (2024)
Pages: 487-492
Section: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА МЕЖФАЗНЫХ ГРАНИЦАХ
URL: https://journal-vniispk.ru/0044-1856/article/view/277786
DOI: https://doi.org/10.31857/S0044185624050044
EDN: https://elibrary.ru/MTYZUE
ID: 277786

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

В рамках новой теоретической модели проанализированы адгезионные свойства малой капли, лежащей на частично смачиваемой поверхности твердого тела (краевой угол смачивания $θ < π / 2$ ). Применены парный межатомный потенциал Леннарда–Джонса и континуальное приближение для взаимодействующих атомов. Выведены формулы для потенциальной энергии взаимодействия капли с подложкой и удельной работы адгезии, а также сформулировано условие механической устойчивости капли. Численные расчеты, выполненные для системы Pb (малая капля) – Fe (подложка), качественно согласуются с результатами молекулярно-динамического моделирования.

Keywords

малая капля, островковые пленки, удельная работа адгезии, механическая устойчивость, континуальное приближение, парное межатомное взаимодействие

Full Text

References

Рит. М. Наноконструирование в науке и технике. Введение в мир нанорасчета. Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2005. 160 с.
Neimark A.V., Vishnyakov A. Monte Carlo simulation study of droplet nucleation // J. Chem. Phys. 2005. V. 122. № 17. P. 174508. https:doi.org/10.1063/1.1888389
Татьяненко Д.В., Щекин А.К. Малые капли при нуклеации на частично смачиваемой подложке: линейное натяжение и адсорбция // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2009. № 1. С. 116–129.
Татьяненко Д.В., Щекин А.К. Зависимость линейного натяжения и краевого угла сидячей капли от размера капли // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2010. № 2. С. 149–164.
Матюхин С.И., Фроленков К.Ю. Форма капель жидкости, помещенных на твердую горизонтальную поверхность // Конденсированные среды и межфазные границы. 2013. Т. 15. № 3. С. 292–304.
Рехвиашвил С.Ш., Киштикова Е.В. Поверхностное натяжение, линейное натяжение и краевой угол смачивания малой капли в изотермических условиях // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2014. Т. 50. № 1. С. 3–7. https:doi.org/10.7868/S0044185614010112 [пер. Rekhviashvili S. Sh., Kishtikova E.V. The surface and the linear tension and the contact angle of a small drop under isothermal conditions // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2014. V. 50. № 1. P. 1–4. https:doi.org/10.1134/S2070205114010110]
Rekhviashvili S. Sh , Sokurov A.A. Modeling of sessile droplet with the curvature dependence of surface tension // Turkish Journal of Physics. 2018. V. 42. № 6. P. 699–705. https:doi.org/10.3906/fiz-1807–26
Татьяненко Д.В., Щекин А.К. Термодинамический анализ вкладов адсорбции и линейного натяжения в краевой угол малых сидячих капель // Коллоидный журнал. 2019. Т. 81. № 4. С. 517–531. https:doi.org/10.1134/S0023291219030157 [пер. Tatyanenko D.V., Shchekin A.K. Thermodynamic analysis of adsorption and line-tension contributions to contact angles of small sessile droplets // Colloid Journal. 2019. V. 81. № 4. P. 455–468. https:doi.org/10.1134/S1061933X19030153]
Русанов А.И. Температурная зависимость краевого угла жидкости на деформируемой твердой поверхности // Коллоидный журнал. 2020. Т. 82. № 5. С. 611–617. [пер. Rusanov A.I. Temperature dependence of liquid contact angle at a deformable solid surface // Colloid Journal. 2020. V. 82. № 5. P. 567–572. https:doi.org/10.1134/S1061933X20050142]
Сидорова С., Колесник Л.. Моделирование процесса формирования островковых тонких пленок // Наноиндустрия. 2016. № 3. С. 65–70.
Dukarov S., Kryshtal A., Sukhov V. Surface energy and wetting in island films. In book: Wetting and Wettability. Chapter 7. Ed. M. Aliofkhazraei. Rijeka: Intech. 2015. P. 169–206. https:doi.org/10.5772/60900
Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса. М.: Наука. 1988. 334 с.
Рехвиашвили С.Ш., Бухурова М.М. Устойчивость углеродной нанолуковицы в контакте с графитовой подложкой // Письма в ЖТФ. 2019. Т. 45. № 12. С. 9–11. https:doi.org/10.21883/PJTF.2019.12.47909.17794 [пер. Rekhviashvili S. Sh., Bukhurova M.M. Stability of a carbon nano-onion in contact with a graphite substrate // Technical Physics Letters. 2019. V. 45. № 6. P. 591–593. https:doi.org/10.1134/S1063785019060294]
Фомин В.М., Филиппов А.А. Методы исследования упругих характеристик нанообъектов (обзор) // Физическая мезомеханика. 2020. Т. 23. № 5. С. 5–19. https:doi.org/10.24411/1683-805X-2020-15001 [пер. Fomin V.M., Filippov A.A. A Review of Methods for Studying the Elastic Characteristics of Nanoobjects // Physical Mesomechanics. 2021. V. 24. № 2. P. 117–130. https:doi.org/10.1134/S1029959921020016]
Мысовских И.П. Лекции по методам вычислений. С.-П.: Санкт-Петербургский государственный университет, 1998. 463 с.
Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука. 1985. 398 с.
Zhao C., Lin Y., Wu X. Molecular dynamics study on wetting characteristics of lead droplet on iron surface at high temperatures // Materials Today Communications. 2022. V. 32. P. 103968. https:doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103968
Zhen S., Davies G.J. Calculation of the Lennard-Jones n–m potential energy parameters for metals // Physica Status Solidi (a). 1983. V. 78. №. 2. P. 595–605. https:doi.org/10.1002/pssa.2210780226
White D.W. G. The surface tensions of Pb, Sn, and Pb-Sn alloys // Metall. Mater. Trans. B. 1971. V. 2. P. 3067–3071. https:doi.org/10.1007/BF02814956
Passerone A., Sangiorgi R., Caracciolo G. The surface tension of liquid lead // J. Chem. Thermodynamics. 1983. V. 15. №. 10. P. 971–983. https:doi.org/10.1016/0021-9614(83)90131-3

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. A drop above the substrate.

Download (13KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Dependence of the specific work of adhesion (a) and the equilibrium distance (b) for a lead drop on an iron substrate on the height of the drop at different values of the radius.