TiO2表面納結(jié)構(gòu)對其疏水性能影響的分子動力學(xué)模擬研究.pdf

1、潤濕性是固體表面的重要性質(zhì)之一，通常由液體在固體表面三相平衡時的接觸角來表征。受天然疏水材料的啟發(fā)，人工疏水材料在自潔凈、抗電流傳導(dǎo)、耐腐蝕、低阻輸運、導(dǎo)向流動、防污染等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景和較高的研究價值，同時TiO2表面疏水改性對醫(yī)用植入材料意義重大，所以本文應(yīng)用分子動力學(xué)方法對經(jīng)過表面改性的金紅石（110）晶面疏水性能進行模擬研究，作為后期以超精密加工為主實驗研究的理論基礎(chǔ)。
　　固體材料表面疏水性能主要由材料表面的化學(xué)

2、組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)共同決定。本文主要通過構(gòu)建不同的表面納結(jié)構(gòu)形貌，如光柵陣列結(jié)構(gòu)和方柱陣列結(jié)構(gòu)，重點從微觀幾何結(jié)構(gòu)形式、幾何結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)、晶向、表面裸露原子分布等方面分析以上各種因素對既定金紅石晶面疏水性能的影響，并通過分析水分子的微觀聚集狀態(tài)來與相對應(yīng)的宏觀潤濕狀態(tài)進行比較。
　　—在模擬的過程中，依據(jù)實際分析的適用性，分別從液滴向(001）晶面或(110）晶面投影輪廓所測接觸角、液滴在近TiO2表面形成的氫鍵數(shù)量、液滴在近Ti

3、O2表面處的水分子平均成氫鍵數(shù)量、液滴向(001）晶面或(1—10）晶面投影輪廓在近基底表面覆蓋直徑等可以表征表面疏水性能的物理量來分析其強弱對表面納結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。
　　通過對模擬結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)晶向?qū)Ρ砻婕{結(jié)構(gòu)的疏水性能具有重要影響，如當沿[001]晶向存在槽結(jié)構(gòu)，相較完美表面，將增強表面的疏水性能，而當沿[1—10]晶向存在槽結(jié)構(gòu)，則將削弱表面的疏水性能；槽寬、槽沿寬、槽深等幾何因素的變化，針對不同晶面情況，導(dǎo)致表面疏水性能