汽-液界面上纳米颗粒润湿密度泛函理论研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:sinox2006
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本文应用密度泛函理论系统研究了纳米颗粒在流体汽-液平衡界面的润湿行为。在理论模型中,引入改进的基本度量理论(MFMT)描述硬球排斥作用,引入一阶平均球近似理论(FMSA)描述色散作用,主要工作包括以下几个部分:计算了非临界区LJ/s流体的汽-液-固相平衡,在此基础上引入重整化群理论(RG),精确描述了流体的全局相行为。建立了弯曲表面的表面张力计算方法,并基于所得相平衡,计算了纳米颗粒在汽液平衡条件下的汽-液、汽-固和液-固界面表面张力,得到结果与分子模拟相吻合;根据表面张力,研究并建立了新的Tolman长度计算方法,正确预测了弯曲表面的表面张力变化趋势,分析了不同表面的Tolman长度特性;并进一步探索了超临界流体的表面张力与Tolman长度关系。在准确计算表面张力基础上,通过分析汽-液-固三相共存体系与汽-液、汽-固和液-固两相体系的结构差异,提出了线张力的计算模型;根据线张力,改进了润湿角的计算。研究还表明:在较小纳米颗粒、较强流体-颗粒作用和较高温度条件下,考虑线张力能量贡献对润湿角的预测精度有明显改善。
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