搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

非晶态合金表面的水润湿动力学

孙川琴 黄海深 毕庆玲 吕勇军

非晶态合金表面的水润湿动力学

孙川琴, 黄海深, 毕庆玲, 吕勇军
PDF
导出引用
导出核心图
  • 采用分子动力学模拟方法研究了改进的Simple pointcharge模型SPC/E水滴在Cu50Zr50非晶薄膜上的润湿行为和铺展过程.通过与CuZr(110)和(100)晶面对比研究发现,水滴在Cu50Zr50非晶薄膜表面上表现出较高的铺展速度.水滴在非晶合金表面的铺展过程中形成了明显的吸附层;而在晶态表面,水滴铺展前沿呈脚状形态.分析结果表明非晶表面的水分子在吸附层内呈现完全无序的单层排列方式,而在晶态表面,特别是(100)晶面,吸附层水分子呈双层有序排列.这种吸附层结构的差异导致了吸附层内水分子方向的差异:非晶表面吸附层内水分子方向倾向平行于表面,而晶态基底上吸附层内的水分子倾向于指向液滴内部.由此造成了非晶表面吸附层中的水分子与液滴内部以相对较弱的氢键相互作用,这使得上层水分子能够较容易扩散至吸附层前沿,促进液滴铺展.
      通信作者: 吕勇军, yongjunlv@bit.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51171027)资助的课题.
    [1]

    Jin K, Loffler J F 2005 Appl. Phys. Lett. 86 241909

    [2]

    Zeng M Y, Holger M, Wu C X 2015 Chin. Phys. B 24 026101

    [3]

    Qiu C L, Chen Q, Liu L, Chan K C, Zhou J X, Chen P P, Zhang S M 2006 Scripta Mater. 55 605

    [4]

    Nagayama G, Cheng P 2004 Int. J. Heat. Mass. Transf. 47 501

    [5]

    Oak J J, Louzguine-Luzgin D V, Inoue A 2007 J. Mater. Res. 22 1346

    [6]

    Monfared A, Faghihi S, Karami H 2013 Int. J. Electrochem. Sci. 8 7744

    [7]

    Young T 1805 Phil. Trans. Roy. Soc. London 95 65

    [8]

    Swiler T P 2000 Acta Mater. 48 4775

    [9]

    Carrasco J, Hodgson A, Michaelides A 2012 Nat. Mater. 11 667

    [10]

    Hodgson A, Haq S 2009 Surf. Sci. Rep. 64 381

    [11]

    Carrasco J, Klimeš J, Michaelides A 2013 J. Chem. Phys. 138 024708

    [12]

    Saiz E, Tomsia A P 2004 Nat. Mater. 3 903

    [13]

    Yin L, Murray B T, Singler T J 2006 Acta Mater. 54 3561

    [14]

    de Gennes P G 1985 Rev. Mod. Phys. 57 827

    [15]

    Ambrose J C, Nicholas M G, Stoneham A M 1993 Acta Metall. Mater. 41 2395

    [16]

    Rieutord F, Rayssac O, Moriceau H 2000 Phys. Rev. E 62 6861

    [17]

    Qiu F, Wang M, Zhou H G, Zheng X, Lin X, Huang W D 2013 Acta Phys. Sin. 62 120203 (in Chinese) [邱丰,王猛,周化光,郑璇,林鑫,黄卫东 2013 物理学报 62 120203]

    [18]

    Mortensen A, Drevet B, Eustathopoulos N 1997 Scripta Mater. 36 645

    [19]

    Voitovitch R, Mortensen A, Hodaj F, Eustathopoulos N 1999 Acta Mater. 47 1117

    [20]

    Xu Z, Gao Y, Wang C, Fang H 2015 J. Phys. Chem. C 119 20409

    [21]

    Limmer D T, Willard A P, Madden P, Chandler D 2013 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 4200

    [22]

    Ma J, Zhang X Y, Wang D P, Zhao D Q, Ding D W, Liu K, Wang W H 2014 Appl. Phys. Lett. 104 173701

    [23]

    Li N, Xia T, Heng L, Liu L 2013 Appl. Phys. Lett. 102 251603

    [24]

    Wang Y B, Li H F, Zheng Y F, Wei S C, Li M 2010 Appl. Phys. Lett. 96 251909

    [25]

    Xia T, Li N, Wu Y, Liu L 2012 Appl. Phys. Lett. 101 081601

    [26]

    Berthier L, Ediger M D 2016 Phys. Today 69 41

    [27]

    Nose S 1984 Mol. Phys. 52 255

    [28]

    Verlet L 1968 Phys. Rev. 165 201

    [29]

    Plimpton S 1995 J. Comput. Phys. 117 1

    [30]

    Berendsen H J C, Grigera J R, Straatsma T P 1987 J. Phys. Chem. 91 6269

    [31]

    Zhou X W, Johnson R A, Wadley H N G 2004 Phys. Rev. B 69 144113

    [32]

    Graves D B, Brault P 2009 J. Phys. D: Appl. Phys. 42 194011

    [33]

    Ghosh P, Colón Y J, Snurr R Q 2014 Chem. Commun. 50 11329

    [34]

    Heinz H, Vaia R A, Farmer B L, Naik R R 2008 J. Phys. Chem. C 112 17281

    [35]

    Cao C R, Lu Y M, Bai H Y, Wang W H 2015 Appl. Phys. Lett. 107 141606

  • [1]

    Jin K, Loffler J F 2005 Appl. Phys. Lett. 86 241909

    [2]

    Zeng M Y, Holger M, Wu C X 2015 Chin. Phys. B 24 026101

    [3]

    Qiu C L, Chen Q, Liu L, Chan K C, Zhou J X, Chen P P, Zhang S M 2006 Scripta Mater. 55 605

    [4]

    Nagayama G, Cheng P 2004 Int. J. Heat. Mass. Transf. 47 501

    [5]

    Oak J J, Louzguine-Luzgin D V, Inoue A 2007 J. Mater. Res. 22 1346

    [6]

    Monfared A, Faghihi S, Karami H 2013 Int. J. Electrochem. Sci. 8 7744

    [7]

    Young T 1805 Phil. Trans. Roy. Soc. London 95 65

    [8]

    Swiler T P 2000 Acta Mater. 48 4775

    [9]

    Carrasco J, Hodgson A, Michaelides A 2012 Nat. Mater. 11 667

    [10]

    Hodgson A, Haq S 2009 Surf. Sci. Rep. 64 381

    [11]

    Carrasco J, Klimeš J, Michaelides A 2013 J. Chem. Phys. 138 024708

    [12]

    Saiz E, Tomsia A P 2004 Nat. Mater. 3 903

    [13]

    Yin L, Murray B T, Singler T J 2006 Acta Mater. 54 3561

    [14]

    de Gennes P G 1985 Rev. Mod. Phys. 57 827

    [15]

    Ambrose J C, Nicholas M G, Stoneham A M 1993 Acta Metall. Mater. 41 2395

    [16]

    Rieutord F, Rayssac O, Moriceau H 2000 Phys. Rev. E 62 6861

    [17]

    Qiu F, Wang M, Zhou H G, Zheng X, Lin X, Huang W D 2013 Acta Phys. Sin. 62 120203 (in Chinese) [邱丰,王猛,周化光,郑璇,林鑫,黄卫东 2013 物理学报 62 120203]

    [18]

    Mortensen A, Drevet B, Eustathopoulos N 1997 Scripta Mater. 36 645

    [19]

    Voitovitch R, Mortensen A, Hodaj F, Eustathopoulos N 1999 Acta Mater. 47 1117

    [20]

    Xu Z, Gao Y, Wang C, Fang H 2015 J. Phys. Chem. C 119 20409

    [21]

    Limmer D T, Willard A P, Madden P, Chandler D 2013 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110 4200

    [22]

    Ma J, Zhang X Y, Wang D P, Zhao D Q, Ding D W, Liu K, Wang W H 2014 Appl. Phys. Lett. 104 173701

    [23]

    Li N, Xia T, Heng L, Liu L 2013 Appl. Phys. Lett. 102 251603

    [24]

    Wang Y B, Li H F, Zheng Y F, Wei S C, Li M 2010 Appl. Phys. Lett. 96 251909

    [25]

    Xia T, Li N, Wu Y, Liu L 2012 Appl. Phys. Lett. 101 081601

    [26]

    Berthier L, Ediger M D 2016 Phys. Today 69 41

    [27]

    Nose S 1984 Mol. Phys. 52 255

    [28]

    Verlet L 1968 Phys. Rev. 165 201

    [29]

    Plimpton S 1995 J. Comput. Phys. 117 1

    [30]

    Berendsen H J C, Grigera J R, Straatsma T P 1987 J. Phys. Chem. 91 6269

    [31]

    Zhou X W, Johnson R A, Wadley H N G 2004 Phys. Rev. B 69 144113

    [32]

    Graves D B, Brault P 2009 J. Phys. D: Appl. Phys. 42 194011

    [33]

    Ghosh P, Colón Y J, Snurr R Q 2014 Chem. Commun. 50 11329

    [34]

    Heinz H, Vaia R A, Farmer B L, Naik R R 2008 J. Phys. Chem. C 112 17281

    [35]

    Cao C R, Lu Y M, Bai H Y, Wang W H 2015 Appl. Phys. Lett. 107 141606

  • [1] 周边, 杨亮. 分子动力学模拟冷却速率对非晶合金结构与变形行为的影响. 物理学报, 2020, 69(11): 116101. doi: 10.7498/aps.69.20191781
    [2] 董琪琪, 胡海豹, 陈少强, 何强, 鲍路瑶. 水滴撞击结冰过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2018, 67(5): 054702. doi: 10.7498/aps.67.20172174
    [3] 武振伟, 汪卫华. 非晶态物质原子局域连接度与弛豫动力学. 物理学报, 2020, 69(6): 066101. doi: 10.7498/aps.69.20191870
    [4] 裴传康, 魏炳乾. 微小水滴撞击深水液池空腔运动的数值模拟及机理研究. 物理学报, 2018, 67(22): 224703. doi: 10.7498/aps.67.20181422
    [5] 赵九洲, 刘 俊, 赵 毅, 胡壮麒. 压力对非晶铜形成影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2007, 56(1): 443-445. doi: 10.7498/aps.56.443
    [6] 陈青, 孙民华. 分子动力学模拟尺寸对纳米Cu颗粒等温晶化过程的影响. 物理学报, 2013, 62(3): 036101. doi: 10.7498/aps.62.036101
    [7] 齐玉, 曲昌荣, 王丽, 方腾. Fe50Cu50合金熔体相分离过程的分子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(4): 046401. doi: 10.7498/aps.63.46401
    [8] 杨 弘, 陈 民. 深过冷液态Ni2TiAl合金热物理性质的分子动力学模拟. 物理学报, 2006, 55(5): 2418-2421. doi: 10.7498/aps.55.2418
    [9] 陈青, 王淑英, 孙民华. 纳米Cu颗粒等温晶化过程的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2012, 61(14): 146101. doi: 10.7498/aps.61.146101
    [10] 韦昭召, 马骁, 柯常波, 张新平. Fe合金FCC-BCC原子尺度台阶型马氏体相界面迁移行为的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20191903
    [11] 朱 弢, 曹立霞, 文玉华, 王崇愚. 镍基单晶超合金Ni/Ni3Al晶界的分子动力学模拟. 物理学报, 2003, 52(10): 2520-2524. doi: 10.7498/aps.52.2520
    [12] 董垒, 王卫国. 纯铜[0 1 1]倾侧型非共格3晶界结构稳定性分子动力学模拟研究. 物理学报, 2013, 62(15): 156102. doi: 10.7498/aps.62.156102
    [13] 于涛, 谢红献, 刘波. 温度对镍基单晶高温合金γ/γ'相界面上错配位错运动影响的分子动力学研究. 物理学报, 2011, 60(4): 046104. doi: 10.7498/aps.60.046104
    [14] 郑小青, 杨洋, 孙得彦. 模型二元有序合金固液界面结构的分子动力学研究. 物理学报, 2013, 62(1): 017101. doi: 10.7498/aps.62.017101
    [15] 王海龙, 王秀喜, 王 宇, 梁海弋. 非晶Ti3Al合金的变形晶化机理的原子模拟. 物理学报, 2007, 56(3): 1489-1493. doi: 10.7498/aps.56.1489
    [16] 汪俊, 张宝玲, 周宇璐, 侯氢. 金属钨中氦行为的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(10): 106601. doi: 10.7498/aps.60.106601
    [17] 徐志欣, 李家云, 孙民华, 姚秀伟. 非晶纳米Ni500团簇等温晶化过程中的结构与动力学研究. 物理学报, 2013, 62(18): 186101. doi: 10.7498/aps.62.186101
    [18] 徐威, 兰忠, 彭本利, 温荣福, 马学虎. 微液滴在不同能量表面上润湿状态的分子动力学模拟. 物理学报, 2015, 64(21): 216801. doi: 10.7498/aps.64.216801
    [19] 王松有, 王昶清, 贾 瑜, 马丙现, 秦 臻, 王 飞, 武乐可, 李新建. 不同温度下Si(001)表面各种亚稳态结构的分子动力学模拟. 物理学报, 2005, 54(9): 4313-4318. doi: 10.7498/aps.54.4313
    [20] 孟利军, 张凯旺, 钟建新. 硅纳米颗粒在碳纳米管表面生长的分子动力学模拟. 物理学报, 2007, 56(2): 1009-1013. doi: 10.7498/aps.56.1009
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1149
  • PDF下载量:  732
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-15
  • 修回日期:  2017-06-15
  • 刊出日期:  2017-09-05

非晶态合金表面的水润湿动力学

  • 1. 北京理工大学物理学院, 北京 100081;
  • 2. 遵义师范学院物理与电子科学学院, 遵义 563006
  • 通信作者: 吕勇军, yongjunlv@bit.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51171027)资助的课题.

摘要: 采用分子动力学模拟方法研究了改进的Simple pointcharge模型SPC/E水滴在Cu50Zr50非晶薄膜上的润湿行为和铺展过程.通过与CuZr(110)和(100)晶面对比研究发现,水滴在Cu50Zr50非晶薄膜表面上表现出较高的铺展速度.水滴在非晶合金表面的铺展过程中形成了明显的吸附层;而在晶态表面,水滴铺展前沿呈脚状形态.分析结果表明非晶表面的水分子在吸附层内呈现完全无序的单层排列方式,而在晶态表面,特别是(100)晶面,吸附层水分子呈双层有序排列.这种吸附层结构的差异导致了吸附层内水分子方向的差异:非晶表面吸附层内水分子方向倾向平行于表面,而晶态基底上吸附层内的水分子倾向于指向液滴内部.由此造成了非晶表面吸附层中的水分子与液滴内部以相对较弱的氢键相互作用,这使得上层水分子能够较容易扩散至吸附层前沿,促进液滴铺展.

English Abstract

参考文献 (35)

目录

    /

    返回文章
    返回