Mechanical and thermodynamic understanding of dynamic wetting through the connection between microscopic and macroscopic mechanics

通过微观和宏观力学之间的联系对动态润湿的机械和热力学理解

基本信息

批准号：
20J20251
负责人：
楠戸宏城
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

マクロスケールの平衡状態の濡れ，すなわち静的濡れにおいては，固体表面上における固気液三相の交線である接触線に対して固気・気液・固液の界面張力がつり合うことで固体面と気液界面の成す角である静的接触角が決定される．一方，接触線が固体面上を動的に移動する動的濡れ現象においては，接触線近傍における固液の摩擦力や液体内部の粘性によりその動的接触角は静的接触角から変化することが知られる．昨年度までの動的接触線近傍における熱流解析により，バルク部では粘性散逸により発熱し，前進接触線でも同様に発熱する一方，後退接触線では直感に反して吸熱，すなわち冷却されていることが明らかになった．本年度は，その動的接触線近傍で誘起される特異な発熱・吸熱現象のメカニズムを明らかにした．具体的には，通常は偏微分で記述されるマクロのエネルギー保存則を，物質微分を用いて書き換えることで，流体の発熱・吸熱現象は応力の仕事だけでなく流跡線に沿った内部エネルギー変化によることが分かり，特に動的接触線近傍においては後者が支配的であることを定量的に示した．本研究で明らかになったナノスケールの熱輸送現象は，既存の動的濡れのモデルには組み込まれてこなかったものであるため，今後の動的濡れのモデルに対して新しい視点を与えるものである．また，ナノスケールにおける物質輸送において重要である固液界面におけるすべりに関する解析も進めており，固液界面の摩擦による散逸に関してミクロスケールとマクロスケールを接続することで，熱的観点からすべり速度を定義する方法を提案した．

在宏观平衡中，即静态润湿，固体，气体液体和固体液的互面张力取决于固体空气，气体液体和固液相对于接触线的固体，固体固体，固体固体的固体范围，以确定固体的固体范围，以确定固体的固体范围，以确定固体范围的固体范围，并确定固体的固体表面，并确定固体的固体范围，并确定固体的固体范围，并在在固体表面和气液界面之间。另一方面，在动态润湿现象的情况下，接触线在固体表面上动态移动，众所周知，由于固体液体在接触线附近的摩擦力和液体内的粘度，动态接触角从静态接触角变化。直到去年，动态接触阵容的粘性耗散中的热流分析表明，由于粘性耗散会产生热量，而正向接触线也以违反直觉的方式产生热量，也就是说，缩回的接触线是相反的吸收，即冷却。今年，我们阐明了在动态接触线附近引起的奇异热产生和吸热现象的机制。具体而言，通过重写宏的节能定律（通常被描述为局部分化），使用材料分化，发现流体的热产生和吸热现象不仅是由于压力工作，而且还因为沿流动轨迹线的内部能量变化而导致，并且定量地表明，后者尤其是在动力学接触线中尤其是在占主导地位。这项研究中揭示的纳米级热传输现象尚未纳入现有的动态润湿模型中，因此对未来的动态润湿模型提供了新的视角。我们还一直在进行对固定液体界面上的滑移的分析，这对于纳米级的材料运输很重要，并提出了一种通过连接微观和宏观在固液接口处将微观和宏观散发的方法来定义滑移速度的方法。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

固体面上のナノバブルの界面張力に関する分子動力学解析

固体表面纳米气泡界面张力的分子动力学分析

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yamamoto Hisako W.;Kawahara Misako;Tanaka Akihiro;石黒安里;手嶋秀彰，楠戸宏城，Bistafa Carlos，山口康隆
通讯作者：
手嶋秀彰，楠戸宏城，Bistafa Carlos，山口康隆

Lennard-Jones液体面に浸されたナノスケールの固体円筒に働く毛管力の曲率依存性

Lennard-Jones 作用于浸入液体表面的纳米级固体圆柱体上的毛细管力的曲率依赖性

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
渡部桂太朗;楠戸宏城;大森健史;山口康隆
通讯作者：
山口康隆

MoPによる定常な動的接触線近傍の応力解析

使用 MoP 进行稳定动态接触线附近的应力分析

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
楠戸宏城;大森健史;山口康隆
通讯作者：
山口康隆

マクロの流れを伴うミクロの系における局所的応力テンソルの計算: 速度分布関数に基づくMethod-of-Planeの定式化

宏观流动微观系统中局部应力张量的计算：基于速度分布函数的平面法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
楠戸宏城;大森健史;山口康隆
通讯作者：
山口康隆

Water on hydroxylated silica surfaces: Work of adhesion, interfacial entropy, and droplet wetting

DOI：
10.1063/5.0056718
发表时间：
2021-08-14
期刊：
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子：
4.4
作者：
Bistafa, Carlos;Surblys, Donatas;Yamaguchi, Yasutaka
通讯作者：
Yamaguchi, Yasutaka

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楠戸宏城其他文献

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DOI：
发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
片岡秀太，森下海都，西内悠祐，奥村勇人，赤松重則，秦隆志

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DOI：
发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
楠戸宏城;大森健史;山口康隆;山脇直也，奥村勇人，赤松重則，西内悠祐，秦隆志
通讯作者：
山脇直也，奥村勇人，赤松重則，西内悠祐，秦隆志

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0
作者：
今泉優太;大森健史;楠戸宏城;Bistafa,Carlos;山口康隆;山口康隆
通讯作者：
山口康隆

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外力作用下固-气-液三相接触角的分子动力学分析

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发表时间：
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期刊：
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0
作者：
楠戸宏城;山口康隆
通讯作者：
山口康隆

縞状の濡れ性の分布を持つ固体面と単純液体の間の摩擦に関する非平衡分子動力学解析

具有条纹润湿性分布的固体表面与简单液体之间摩擦的非平衡分子动力学分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Estacio Ian;Sianipar Corinthias P.M.;Onitsuka Kenichiro;Basu Mrittika;Hoshino Satoshi;大賀春輝;大賀春輝;楠戸宏城;大賀春輝;Haruki Oga;千崎亮平;千崎亮平
通讯作者：
千崎亮平