估计流体 - 固体界面自由能量的湿度:对分子模拟方法的审查
Yafan Yang1, Arun Kumar Narayanan Nair2, Shuyu Sun2
1State Key Laboratory for Geomechanics and Deep Underground Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu, China; Department of Architecture and Civil Engineering, City University of Hong Kong, Hong Kong, China.
分子模拟方法为计算液体-固体界面自由能量 (IFE) 提供了一种强大的方法,这对于理解许多应用中的湿行为至关重要. 本综述评估了这些技术,倡导在科学研究中更广泛地使用它们.
科学领域:
- 接口科学 接口科学
- 计算化学计算化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 液体-固体界面自由能量 (IFE) 对于各种工业应用中的湿化现象至关重要.
- 确定IFE的实验和半经验方法面临挑战和局限性.
- 缺乏用于第一原则理论方法的可访问的计算工具.
研究的目的:
- 综合审查和批判评估分子模拟方法来确定液体-固体IFE.
- 介绍各种模拟技术的发展,原则和实施.
- 倡导在IFE估计中更广泛采用分子模拟.
主要方法:
- 机械路线:接触角度,贝克尔方程,威廉米模拟方法.
- 热力学路线:裂壁,弗伦克尔-拉德,测试体积/面积方法.
- 对IFE (纳瓦斯奎斯和贝里,贝克尔方程) 的两个解释进行分析,显示方法等价性.
主要成果:
- 各种分子模拟方法可以计算IFE,相对IFE,表面应力和表面张力.
- 从Navascués和Berry的理论和Bakker的方程中获得的模拟方法之间的等价性.
- 通过精选的例子,通过各种系统证明方法的适用性.
结论:
- 分子模拟为准确的液体-固体IFE确定提供了可行的和必不可少的方法.
- 这些方法的更广泛采用将促进对湿行为的理解.
- 为了清晰度,建议在报告接口属性的标准化.
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