Расклинивающее давление в тонких сферических жидких пленках и паровых прослойках при учете молекулярных корреляций

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

На основе выражения для большого термодинамического потенциала как функционала молекулярной плотности рассчитаны расклинивающие давления в тонких жидких пленках вокруг наноразмерных смачиваемых сферических частиц и в тонких паровых прослойках вокруг несмачиваемых частиц в зависимости от степени лиофильности, толщины пленок и размера частиц. Характерными особенностями расчета являются полный учет жесткосферных молекулярных корреляций по теории фундаментальной меры в методе функционала плотности и построение полной зависимости большого термодинамического потенциала системы от размера равновесной капли или пузырька. Хотя в работе показано качественное согласие рассчитанных зависимостей расклинивающего давления с полученными в рамках более простого градиентного метода функционала молекулярной плотности, новые результаты существенно отличаются количественно. Подтверждено, что расклинивающее давление в жидкой пленке вокруг наноразмерной лиофильной частицы растет с увеличением размера и лиофильности частицы.

Об авторах

А. К. Щёкин

Санкт-Петербургский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: akshch@list.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург

Л. А. Гостева

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: akshch@list.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985. 398 с.
  2. Русанов А.И. // Журн. общей химии. 2022. Т. 92. № 4. С. 497–546. https://doi.org/10.31857/S0044460X22040011
  3. Rusanov A.I., Kuni F.M. // Colloids Surf. 1991. V. 61. P. 349–351. https://doi.org/10.1016/0166-6622(91)80320-N
  4. Kuni F.M., Shchekin A.K., Rusanov A.I., Widom B. // Adv. Colloid Interface Sci. 1996. V. 65. P. 71–124. https://doi.org/10.1016/0001-8686(96)00290-4
  5. Куни Ф.М., Щекин А.К., Гринин А.П. // УФН. 2001. V. 171. P. 345–385.
  6. Gjennestad M.A., Wilhelmsen Ø. // Langmuir. 2020. V. 36. P. 7879−7893. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c00960
  7. Русанов А.И. // Коллоид. журн. 2019. Т. 81. № 6. С. 767. https://doi.org/10.1134/S0023291219060156
  8. Kubochkin N., Gambaryan-Roisman T. // Phys. Rev. Fluids. 2021. V. 6. P. 093603. https://doi.org/10.1103/PhysRevFluids.6.093603
  9. Napari I., Laaksonen A. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 10363. https://doi.org/10.1063/1.1619949
  10. Bykov T.V., Zeng X.C. // J. Chem. Phys. 2002. V. 117. P. 1851. https://doi.org/10.1063/1.1485733
  11. Bykov T.V., Zeng X.C. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 144515. https://doi.org/10.1063/1.2357937
  12. Щекин А.К., Лебедева Т.С., Татьяненко Д.В. // Коллоид. журн. 2016. Т. 78. С. 520–533. https://doi.org/10.7868/S0023291216040169
  13. Shchekin A.K., Lebedeva T.S. // J. Chem. Phys. 2017. V. 146. P. 094702. https://doi.org/10.1063/1.4977518
  14. Svetovoy V.B., Dević I., Snoeijer J.H., Lohse D. // Langmuir. 2016. V. 32. P. 11188–11196. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.6b01812
  15. Huang D.B., Quan X.J., Cheng P. // International Communications in Heat and Mass Transfer. 2018. V. 93. P. 66–73. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2018.03.005
  16. Yatsyshin P., Durán-Olivencia M.-A., Kalliadasis S. // J. Phys.: Condens. Matter. 2018. V. 30. P. 274003. https://doi.org/10.1088/1361-648X/aac6fa
  17. Yatsyshin P., Kalliadasis S. // J. Fluid Mech. 2021. V. 913. P. A45. https://doi.org/10.1017/jfm.2020.1167
  18. Щёкин А.К. // Изв. АН. Сер. хим. 2023. Т. 72. № 2. С. 295–311.
  19. Bhatt D., Newman J., Radke C.J. // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P. 6529–6537. https://doi.org/10.1021/jp0202136
  20. Hu H., Sun Y. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 263110. https://doi.org/10.1063/1.4858469
  21. Zou A., Maroo S.C. // Phys. Fluids. 2021. V. 33. 042007. https://doi.org/10.1063/5.0044938
  22. Bryukhanov V.M., Baidakov V.G., Protsenko S.P. // Interfacial Phenomena and Heat Transfer. 2017. V. 5. P. 153–163. https://doi.org/10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2018025452
  23. Protsenko K.R., Baidakov V.G. // Phys. Fluids. 2023. V. 35. P. 014111. https://doi.org/10.1063/5.0134778
  24. Shchekin A., Gosteva L., Tatyanenko D. // Colloids Surf. A. 2021. V. 615. P. 126277. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126277
  25. Щёкин А.К., Гостева Л.А., Лебедева Т.С., Татьяненко Д.В. // Коллоид. журн. 2021. Т. 83. № 2. С. 235–241. https://doi.org/10.31857/S0023291221010122
  26. Evans R. // Adv. Phys. 1979. V. 28. P. 143–200. https://doi.org/10.1080/00018737900101365
  27. Evans R. Density Functionals in the Theory of Nonuniform Fluids. In: Fundamentals of Inhomogeneous Fluids. D. Henderson (Ed.). Marcel Dekker, New York, 1992. P. 85–175.
  28. Evans R. Density functional theory for inhomogeneous fluids I: Simple Fluids in Equilibrium. In: Lecture notes at 3rd Warsaw School of Statistical Physics. Cichocki B., Napiorkowski M., Piasecki J. (Eds.). Warsaw University Press., Warsaw, 2010. P. 43−85. ISBN 978-83-235-0602-7
  29. Lutsko J.F. // Adv. Chem. Phys. 2010. V. 144. P. 1–92. https://doi.org/10.1002/9780470564318.ch1
  30. Kierlik E., Rosinberg M.L. // Phys. Rev. A. 1990. V. 42. P. 3382–3387. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.42.3382
  31. Lutsko J.F. // J. Chem. Phys. 2008. V. 128. P. 184711. https://doi.org/10.1063/1.2916694
  32. Roth R. // J. Chem. Phys.: Condens. Matter. 2010. V. 22. P. 063102. https://doi.org/10.1088/0953-8984/22/6/063102
  33. Shchekin A.K., Shabaev I.V., Rusanov A.I. // J. Chem. Phys. 2008. V. 129. P. 214111. https://doi.org/10.1063/1.3021078
  34. Rusanov A.I., Shchekin A.K. // Mol. Phys. 2005. V. 103. № 21–23. P. 2911−2922. https://doi.org/10.1080/00268970500151510
  35. Weeks J.D., Chandler D., Andersen H.C. // J. Chem. Phys. 1971. V. 54. P. 5237–5247. https://doi.org/10.1063/1.1674820
  36. Lutsko J.F. classicalDFT. GitHub repository. Доступно по: https://github.com/jimlutsko/classicalDFT. Ссылка активна на: 18.02.2023.

Дополнительные файлы


© А.К. Щёкин, Л.А. Гостева, 2023