ИСТИНА

С помощью метода молекулярно-динамического моделирования были исследованы две задачи о равновесии трехфазной системы (жидкость, газ, твердое тело): рассматривалась (1) нанокапля аргона на твердой поверхности в окружении газообразного неона и (2) нанопузырек газа в воде, находящийся вблизи гидрофобной поверхности. В первой задаче взаимодействие частиц описывалось с помощью потенциала Леннарда-Джонса. Варьировались параметры межфазного взаимодействия, изучалась получавшаяся после установления равновесия система. Было определено, какие параметры соответствуют гидрофобной поверхности, а какие – гидрофильной. Вторая из рассмотренных задач имеет важное прикладное значение, так как экспериментально обнаружено, что на гидрофобных поверхностях могут образовываться нанопузырьки газа, влияющие на силу сопротивления при обтекании таких поверхностей жидкостью. Начиная с 1930-х годов учеными разрабатывались различные модели молекул воды. Они подразделяются на жесткие, то есть не учитывающие взаимодействия между атомами в молекуле, и гибкие. И те, и другие могут иметь различное распределение зарядов: существуют 3-, 4- и 5-ти точечные модели. Значения углов, длин связей и параметров взаимодействия также могут быть различны в различных моделях. Однако до сих пор не существует модели, которая бы правильно демонстрировала все реальные свойства воды: плотность, температуру испарения, дипольный момент, и прочие. Поэтому выбор модели зависит от особенностей решаемой задачи. Для рассматриваемой в данной работе задачи была выбрана гибкая 3-х точечная SPC модель, в которой используется 4 потенциала: упругая связь между атомами кислорода и водорода, угловой трехчастичный потенциал, межмолекулярный потенциал Леннарда-Джонса и кулоновское взаимодействие. Было реализовано моделирование поверхностного нанопузырька в воде на твердой подложке. В нижней части области моделирования помещалась твердая подложка, молекулы которой располагались согласно FCC решетке так, что ее 111 поверхность находилась в контакте с водой. Оставшаяся область моделирования заполнялась водой. В начальный момент времени в жидкости вблизи поверхности создавался кубический пузырек неона, нижняя грань которого контактировала с твердой подложкой. Варьировались параметры, характеризующие степень смачиваемости твердой подложки, исследовалась получавшаяся после установления равновесия система.