不同化学特性解释原子级光滑水界面中滑移与润湿性的解耦

尽管具有基本相同的晶体结构和水平衡构型，由六方氮化硼和石墨构成的纳米通道在流体滑移上表现出数量级的差异。我们利用分子动力学模拟研究了这一差异，证明其根源在于两种材料不同的化学特性。具体而言，六方氮化硼中存在而石墨中不存在的极性键，导致了极性水分子与壁面之间的库仑相互作用。我们证明，这种相互作用表现为靠近壁面处一层取向氢原子的典型横向力很大，从而在六方氮化硼中引起增强的摩擦。两种材料中流体对壁面的黏附则主要由色散力主导，导致相似的润湿性。我们的结果解释了最近的观测：石墨与六方氮化硼摩擦特性的差异无法基于它们润湿性上的微小差别来解释。