关于哈马克常数与接触线摩擦力的关系

《Langmuir》：On the Relation between Hamaker Constant and Contact Line Friction

分子动力学模拟和分子动能理论研究表明，水-基底相互作用强度变化时，接触线摩擦与Hamaker常数存在直接关联，摩擦系数随温度升高和相互作用减弱而降低。摘要：通过分子动力学模拟和分子动能理论，研究不同水-基底相互作用强度下薄水膜的接触线摩擦行为，发现Hamaker常数基本恒定而摩擦系数与温度及基底相互作用呈负相关，揭示了Hamaker常数与接触线摩擦的内在联系，为功能表面设计提供新理论支撑。

　　

深入理解哈马克常数（Hamaker constant）与接触线摩擦（contact line friction）之间的关联对于有效优化各种关键应用中的流体-基底（fluid-substrate）相互作用至关重要。尽管以往的研究分别探讨了这两个参数，但它们之间的直接关系尚未得到充分探索，这限制了人们对界面行为的控制能力。填补这一空白有助于更深入地理解润湿动力学（wetting dynamics），从而能够设计出先进的功能性表面。为此，本研究采用了分子动力学（Molecular Dynamics, MD）模拟结合分子动力学理论（Molecular Kinetic Theory, MKT）的方法，来研究在不同水-基底相互作用强度下，基底上薄水膜的界面特性。所选基底被设计为具有良好润湿性能（类似于金-水相互作用的情况），能够形成近乎单层的薄水膜，从而实现对固体-流体相互作用（solid–fluid interactions）的详细分析。研究还考察了温度效应，发现对于给定的液-固系统，哈马克常数基本保持不变；而接触线摩擦会随着温度的升高以及水-基底相互作用力的减弱而减小。最后，本研究确立了哈马克常数与分子动力学理论参数（尤其是接触线摩擦）之间的基本关联，进一步加深了对润湿机制的理解。这些发现有助于开发高效的涂层、先进的润滑剂以及优化的微流控系统，在这些系统中，精确控制液体的扩散和粘附性能至关重要。