用电解质溶液控制润湿：液滴-导体系统的相场模拟
流体动力学
2018-07-11 v1 化学物理
摘要
不互溶两相体系的润湿特性在从芯片实验室器件到野外尺度采油等广泛应用中至关重要。人们早已知道有效润湿特性可通过施加电场来改变，这一现象被称为电润湿。本文从理论与数值上考虑一个位于（绝缘）导体上、即位于电容器内的单液滴。液滴由无溶质的纯相组成，而周围流体含有对称一价电解质，二者界面不可渗透。利用非线性 Poisson--Boltzmann 理论，我们给出了表观接触角对施加电势依赖关系的理论预测。随后，我们使用相场模型给出高分辨率的电润湿动态模拟，其中完整求解了包括双电层（EDLs）在内的整个两相电动力学问题。模拟表明，虽然在小于 EDL 的尺度上接触角不受电场施加影响，但在超出 EDL 的尺度上形成了表观接触角。该接触角随时间弛豫至饱和表观接触角。接触角对施加电势的依赖关系与理论预测吻合良好。预测中唯一的唯象参数被证明仅依赖于两相间的渗透率之比。基于所得统一描述，我们获得了接触角的有效表达式，可用于更宏观的数值模拟，即那些不全面求解电动力学问题的模拟。
引用
@article{arxiv.1805.01435,
title = {Controlling wetting with electrolytic solutions: phase-field simulations of a droplet-conductor system},
author = {Gaute Linga and Asger J. S. Bolet and Joachim Mathiesen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.01435},
year = {2018}
}