摩擦力决定了液滴是从固体表面滑落,还是粘在表面。通常,表面异质性是液滴接触角滞后和接触线摩擦增加的主要原因。
近日,芬兰 阿尔托大学(Aalto University)Sakari Lepikko,Robin H. A. Ras等,在Nature Chemistry上发文,在分子长度尺度上,探究了长期存在的化学异质性。基于调节自组装单分子膜self-assembled monolayers (SAMs)的覆盖度,水接触角从10°逐渐变化到110°,但低覆盖度亲水性自组装单分子膜SAMs,以及高覆盖度疏水性自组装单分子膜SAMs的接触角滞后和接触线摩擦较低。基于自组装单分子膜SAMs的基本化学不均匀性,这种易滑特性并不是期望的,其中,自组装单分子膜SAMs的特征是,未涂覆区域的基底远远超过金属反应物探测的水分子大小。根据分子动力学模拟,低覆盖度和高覆盖度自组装单分子膜SAMs的超低摩擦,源于界面水分子的流动性。这些发现揭示了一种未知的、违反直觉的易滑机制,为增强液滴的流动性,开辟了新途径。Droplet slipperiness despite surface heterogeneity at molecular scale.在分子尺度上存在表面不均匀性,液滴仍具有易滑特性。图1: 基于辛基三氯硅烷octyltrichlorosilane,OTS 自组装单分子膜self-assembled monolayers,SAM调节表面疏水特性,以控制接触线摩擦contact line friction,CLF。
图2:从稀疏到密集涂覆的辛基三氯硅烷OTS 自组装单分子膜SAM。
图3:基于金属化合物标记自组装单分子膜SAM OH空位,以探测分子长度尺度的化学不均匀性。
图4:自组装单分子膜SAM的润湿性能。
图5: 分子动力学模拟molecular dynamics,MD模型显示了自组装单分子膜SAM表面上,水滴运动的不同机制。
图6:辛基三氯硅烷OTs自组装单分子膜SAM涂层纳米结构黑硅black silicon,bSi表面上,接触线摩擦CLF。
Lepikko, S., Jaques, Y.M., Junaid, M. et al. Droplet slipperiness despite surface heterogeneity at molecular scale. Nat. Chem. (2023). https://doi.org/10.1038/s41557-023-01346-3https://www.nature.com/articles/s41557-023-01346-3https://www.nature.com/articles/s41557-023-01346-3.pdf声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!