超疏水表面润湿行为的分子动力学模拟研究现状

晁睿, 叶霞, 杨晓红, 武煜尧, 周燚, 何宇航, 赵玉洁

表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (9) : 18-29.

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表面技术 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (9) : 18-29. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.09.002
研究综述

超疏水表面润湿行为的分子动力学模拟研究现状

  • 晁睿, 叶霞, 杨晓红, 武煜尧, 周燚, 何宇航, 赵玉洁
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Molecular Dynamics Simulation of the Wettability of Superhydrophobic Surfaces

  • CHAO Rui, YE Xia, YANG Xiaohong, WU Yuyao, ZHOU Yi, HE Yuhang, ZHAO Yujie
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摘要

近年来,超疏水表面因其优异的自清洁、防污、抗冰等性能,在生物医药工程、环境科学及能源等领域展现出巨大潜力,受到越来越多研究者的关注。然而,目前关于超疏水表面的研究主要集中于实验阶段,其润湿机理在微观尺度上的解释尚不明确。随着分子动力学模拟技术的发展,通过分子模拟手段有望更清晰地揭示超疏水表面的润湿性机理。因此,本文综述了近年来关于表面润湿性的分子动力学模拟研究进展。首先介绍了分子动力学模拟润湿行为的基础理论,分析了当前研究中常用的模拟方法以及接触角的计算方法。随后,从表面粗糙结构、固液相互作用能及外部因素等不同影响因素出发,总结了分子动力学模拟在超疏水表面润湿性研究中的进展,探讨了各因素对超疏水表面润湿性的影响机制,并介绍了在分子动力学模拟指导下超疏水表面的应用场景,如生物医学、油水分离和动态润湿等。最后,展望了分子动力学模拟在润湿领域的未来研究方向,为超疏水表面的进一步开发与应用提供了参考和启示。

Abstract

In recent years, superhydrophobic surfaces have garnered significant attention due to their remarkable properties, including self-cleaning, anti-fouling, and anti-icing capabilities. These properties hold substantial promise for applications in biomedical engineering, environmental science, and energy-related fields. Despite extensive experimental investigations, the fundamental wetting mechanisms of superhydrophobic surfaces remain incompletely understood. Molecular dynamics (MD) simulations have emerged as a powerful tool for elucidating these mechanisms at the molecular level.

关键词

分子动力学模拟;润湿性;超疏水;相互作用能

Key words

molecular dynamics simulation; wettability; superhydrophobic; interaction energy

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晁睿, 叶霞, 杨晓红, 武煜尧, 周燚, 何宇航, 赵玉洁. 超疏水表面润湿行为的分子动力学模拟研究现状[J]. 表面技术. 2025, 54(9): 18-29
CHAO Rui, YE Xia, YANG Xiaohong, WU Yuyao, ZHOU Yi, HE Yuhang, ZHAO Yujie. Molecular Dynamics Simulation of the Wettability of Superhydrophobic Surfaces[J]. Surface Technology. 2025, 54(9): 18-29

基金

国家自然科学基金(12272153,11872026);江苏省研究生实践创新计划项目(SJCX23_1613S,JCX24_1797)

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