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The wetting characteristics of aluminum droplets on rough surfaces with molecular dynamics simulations.
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1039/c9cp05672f Chaohong Guan 1 , Xiaojun Lv 1 , Zexun Han 1 , Chang Chen 1
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2020-01-14 , DOI: 10.1039/c9cp05672f Chaohong Guan 1 , Xiaojun Lv 1 , Zexun Han 1 , Chang Chen 1
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In the present study, the impact of surface roughness on the wettability behavior of Al droplets has been investigated via molecular dynamics (MD) simulations. In this work, amorphous carbon (AC) and graphite substrates with different depths and widths were considered. The results show that the increased width of grooves causes the transition of the wetting state from Cassie to Wenzel. Thermodynamic property analysis results indicate that the solid-liquid adhesion and the work done for the removal of the Al droplet from the solid surface decrease as the roughness increases. However, the adhesion in the Wenzel wetting state is better than that in the Cassie wetting state. Therefore, the contact angle increases with the increased roughness in the Cassie wetting systems, while in the Wenzel wetting systems, the contact angle is less than that in other rough systems. In addition, due to the heterogeneity of the surfaces, the density of Al droplets in the solid-liquid interface is decreased with the increased roughness. The anisotropic spreading of Al liquid can be explained by the MSD curves along the X and Y directions.
中文翻译：
铝液滴在粗糙表面上的润湿特性，通过分子动力学模拟。
在本研究中，已经通过分子动力学（MD）模拟研究了表面粗糙度对Al液滴的润湿性行为的影响。在这项工作中，考虑了具有不同深度和宽度的非晶碳（AC）和石墨衬底。结果表明，凹槽宽度的增加导致润湿状态从Cassie过渡到Wenzel。热力学性质分析结果表明，随着粗糙度的增加，固液附着力和从固相表面去除Al液滴的功降低。但是，在Wenzel润湿状态下的粘附力比在Cassie润湿状态下的粘附力要好。因此，在Cassie润湿系统中，接触角随粗糙度的增加而增加，而在Wenzel润湿系统中，接触角小于其他粗糙系统中的接触角。另外，由于表面的不均匀性，固液界面中的Al液滴的密度随着粗糙度的增加而降低。Al液体的各向异性扩散可以通过沿X和Y方向的MSD曲线来解释。
更新日期：2020-01-14
中文翻译：
铝液滴在粗糙表面上的润湿特性，通过分子动力学模拟。
在本研究中，已经通过分子动力学（MD）模拟研究了表面粗糙度对Al液滴的润湿性行为的影响。在这项工作中，考虑了具有不同深度和宽度的非晶碳（AC）和石墨衬底。结果表明，凹槽宽度的增加导致润湿状态从Cassie过渡到Wenzel。热力学性质分析结果表明，随着粗糙度的增加，固液附着力和从固相表面去除Al液滴的功降低。但是，在Wenzel润湿状态下的粘附力比在Cassie润湿状态下的粘附力要好。因此，在Cassie润湿系统中，接触角随粗糙度的增加而增加，而在Wenzel润湿系统中，接触角小于其他粗糙系统中的接触角。另外，由于表面的不均匀性，固液界面中的Al液滴的密度随着粗糙度的增加而降低。Al液体的各向异性扩散可以通过沿X和Y方向的MSD曲线来解释。
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