具有表面黏性与弹性的含表面活性剂液膜上的毛细纳米波

分子的热运动可在液膜自由表面产生纳米波。由于纳米膜易受表面活性剂污染，本文采用分子动力学模拟与解析理论，研究了表面活性剂对有限深度有界液膜上纳米波动力学的影响。在分子模拟中，采用珠-弹簧模型模拟表面活性剂，其中珠由有限可拉伸非线性弹性势连接。对从分子模拟提取的膜表面轮廓 $h(x,t)$ 进行傅里叶变换，以获得静态谱 $|h_q|_{\mathrm{rms}}$ 与表面模式的时序关联 $<h_q(0)h_q^*(t)>$。结果表明，与洁净表面相比，受污染液面的谱振幅增大，因为表面活性剂可降低表面张力。表面表面活性剂浓度越高，不仅降低表面张力，还为自由表面带来弹性能，对于大波数模式，谱振幅随波数的标度由 $|h_q|_{\mathrm{rms}}\sim q^{-1}$ 变为 $|h_q|_{\mathrm{rms}}\sim q^{-2}$。关于表面模式的时序关联，观察到表面活性剂的存在导致衰减变慢，然而仅考虑降低的表面张力无法预测这一现象。基于表面黏性的 Boussinesq-Scriven 模型，对任意深度液膜的斯托克斯流进行了线性稳定性分析，所得考虑表面黏性的色散关系能够解释模拟结果。