納米液膜傳遞特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、在微納器件應(yīng)用領(lǐng)域，納米液膜傳遞特性的研究有著重要的意義。由于納米液膜厚度一般在幾納米到幾百納米之間，實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)量不僅對(duì)設(shè)備要求很高，在技術(shù)上也有很大難度。本文利用平衡和非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，從分子層次研究了納米液膜的蒸發(fā)過程，探討液相分子數(shù)、壁面作用勢(shì)能、溫度等因素對(duì)汽-液界面厚度的影響，以及壁面作用勢(shì)能、溫度、壁面粗糙度等因素對(duì)納米液膜蒸發(fā)通量的影響。此外，采用非平衡分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，模擬納米通道內(nèi)氬流體的熱量傳遞過程，引入

2、嵌入式原子方法模擬固壁原子之間的相互作用勢(shì)能，利用Green-Kubo公式計(jì)算熱導(dǎo)率和熱流量，進(jìn)而計(jì)算界面熱阻長度。
　　納米液膜蒸發(fā)行為的分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明，對(duì)于納米水液膜的蒸發(fā)過程，隨著壁面作用勢(shì)能參數(shù)的減小，近壁面處“類固體區(qū)”質(zhì)量密度點(diǎn)震蕩減弱;隨著溫度的增加，汽-液界面厚度隨之增加;模擬體系的水分子數(shù)、壁面作用勢(shì)能參數(shù)對(duì)汽-液界面厚度的影響不大。光滑壁面上和粗糙壁面上納米氬液膜的蒸發(fā)過程均包括恒速和降速兩個(gè)階段。在恒

3、速階段，壁面能量參數(shù)對(duì)蒸發(fā)通量幾乎沒有影響;在降速階段，隨著壁面勢(shì)能參數(shù)的增加，壁面吸附的氬原子數(shù)增多。對(duì)于粗糙壁面上納米氬液膜的蒸發(fā)過程，當(dāng)粗糙度因子一定時(shí)，相面積分?jǐn)?shù)越大，降速階段壁面吸附的氬原子數(shù)越多，納米氬液膜的蒸發(fā)也越慢;當(dāng)相面積分?jǐn)?shù)一定時(shí)，粗糙度因子越大，蒸發(fā)越慢，達(dá)到平衡時(shí)，滯留在凹槽內(nèi)的原子數(shù)越多;當(dāng)壁面粗糙因子及相面積分?jǐn)?shù)均相同時(shí)，在恒速階段，納米液膜在欄柵形粗糙壁面與在方柱矩陣形粗糙壁面上的蒸發(fā)通量相差不大，在降速階