《液晶液滴鋪展和浸潤的微觀建模與數值模擬》是依託廈門大學，由吳聰敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：液晶液滴鋪展和浸潤的微觀建模與數值模擬
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳聰敏
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
複雜流體在微納米尺寸表面上的現象成為近年來的研究熱點之一。本項目研究液晶分子組成的液滴在固體表面上的鋪展和浸潤行為，運用分子動力學微觀模擬方法，研究固體表面附近的分子取向序結構、從部分浸潤到完全浸潤的浸潤相變以及完全浸潤相中液滴前驅膜生長速度的冪律，通過這三方面的研究，旨在從微觀層面上揭示分子取向這一自由度對鋪展和浸潤巨觀行為影響的一般性規律。與前人模擬研究的目的有所不同，本項目的模擬結果不僅要與實驗和理論定性地比較，而且本項目根據巨觀理論分析系統中重要參數的函式關係，預先定量地給出使用什麼樣的參數值會出現什麼樣的結果，然後進行一系列分子動力學模擬驗證理論值。分子動力學模擬所使用的微觀模型是基於相關巨觀模型所描述的物理體系而設計的。本項目研究將為液晶微納米流體系的多尺度數學建模提供可參考依據，並為在微納米尺度上研製開發液晶顯示器件、聚合物納米複合材料提供啟發和參考。
結題摘要
本項目研究複雜流體在微納米尺寸表面上的動力學行為。對於這類涉及分子尺度的問題，巨觀的平均場模型由於難以描述分子結構和熱力學漲落等因素的影響而缺乏準確性，分子動力學模擬是研究這類問題的強有力工具之一。本項目中，我們運用分子動力學模擬方法，結合巨觀流體動力學模型的數值計算，研究了液滴在具有溫度梯度的固體表面上的自發運動的現象。我們的研究結果解釋了液滴在溫度梯度下自發運動的物理機制，即液滴在固液氣三相交界處的揮發和凝聚導致了自發運動，理論分析進一步表明，這種機制本質上和流體由於浸潤梯度產生自發運動的機制是類似的，這或許可為材料開發和能源有效利用提供一些參考。本項目利用顯示卡處理器（GPU）提高分子動力學模擬的計算速度，前期成果中的模型和方法易於進一步研究相關的固液界面問題。
