电场调控下盐水纳米液滴融合弹跳行为的分子动力学机制研究

本研究通过分子动力学模拟(MD)揭示了振荡电场作用下盐水纳米液滴的融合诱导弹跳机制。作者系统探究了液滴尺寸、离子浓度和基底润湿性对融合动力学的影响，发现电场可促进电荷重分布并减少粘附损耗，为静电破乳(MD)和冷凝技术优化提供了分子层面理论支撑。

　　

亮点

通过原子尺度模拟揭示了电场如何像"隐形指挥家"一样操控盐水纳米液滴的融合芭蕾——当振荡电场(E-field)加入后，带电离子(Na⁺/Cl^-)在液滴界面跳起有序的"集体舞"，显著提升了能量转换效率。

研究方法

采用大规模原子分子并行模拟器(LAMMPS)构建了三种液滴组合：纯水-纯水(H₂O)、纯水-盐水和盐水-盐水。通过调节基底接触角(θ=90°-150°)和电场频率(1-10 GHz)，捕捉到纳米级液桥形成过程中离子"交通堵塞"导致的能量耗散现象。

结果与讨论

疏水基底(θ>120°)上的液滴像踩了弹簧床，融合后弹跳高度达初始直径的1.8倍；而盐离子就像"微观减速带"，浓度每增加0.5 mol/L，弹跳延迟时间延长20%。有趣的是，当电场强度超过0.5 V/nm时，小液滴(R<5 nm)会表演"电场感应特技"，动能转化率飙升300%。

结论

这项研究为纳米级液滴操控提供了新思路：通过设计"电场-润湿性"协同调控策略，可像精准调音师般优化静电破乳过程，这对开发新一代微流控芯片(Microfluidics)和抗结冰表面具有重要意义。