Projekti / Programi
Vpliv aditivov na nanoskopsko močenje
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.07 |
Naravoslovje |
Fizika |
Biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| B002 |
Biomedicinske vede |
Biofizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 1.03 |
Naravoslovne vede |
Fizika |
Močenje, kapljice, kontaktni kot, aditivi, molekularna dinamika
Raziskovalci (4)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
18 |
Povzetek
Močenje predstavlja osrednji fizikalni pojav na številnih znanstvenih in tehnoloških področjih, od mikrofluidike, nanofluidike in nanotiskanja do tehnologije nanomaterialov. Voda je posebej zanimiva pri različnih raziskavah močenja, saj predstavlja običajno tekočino v mnogih industrijskih procesih, kot so barvanje, premazovanje, lubriciranje, pridobivanje nafte in depozicija pesticidov.
Vendar pa v mnogih aplikacijah voda vsebuje različne raztopljene snovi v obliki aditivov, plinov, surfaktantov, ionov in drugih kontaminantov. Raztopljene snovi lahko pomembno vplivajo na močitvene lastnosti, saj modificirajo različne mejne površine in kontaktne linije med različnimi fazami sistema. Do sedaj je večina teoretičnih študij močenja temeljila na čistih sistemih brez dodatkov ali kontaminantov v tekočini. Prav tako je bilo predlagano, vendar presenetljivo, nikoli pokazano, da lahko raztopljeni kontaminanti v vodi pomembno vplivajo na močenje kapljic in tako otežujejo interpretacije različnih eksperimentov. Čeprav je bil vpliv številnih aditivov na površinsko napetost močno raziskan, ni veliko znanega, kako vplivajo na nanokapljice. Še posebej nekatere spojine imajo izjemno veliko nagnjenost, da se kopičijo na trofazni kontaktni liniji kapljice in tako vplivajo na linijsko napetost. Koncept linijsko aktivnih spojin, imenovanih linaktanti (analogno s surfaktanti, ki so površinsko aktivne), je bil predlagan pred 10 leti, vendar raziskan le v omejenem obsegu. Pričakovati je, da bo vpliv aditivov, zlasti linaktantov, pomembno področje bodočih raziskav.
Tukaj predlagamo raziskovalni projekt, ki temelji na teoretičnih in računalniških simulacijskih pristopih, ki bo raziskal vpliv aditivov na močitvene lastnosti. Osrednja metodologija obsega klasične atomistične simulacije molekulske dinamike majhnih vodnih kapljic, nanodepozitov in vodnih filmov na različno polarnih površinah ob prisotnosti različnih aditivov. Sistematično bomo raziskali različne razrede aditivov, od nepolarnih do polarnih molekul in ionov. Raziskali bomo, kako se te molekule porazdelijo v različnih vodnih formacijah in s tem, kako vplivajo na površinske in linijske napetosti. Izvedli bomo kombinacijo simulacij kapljic v sferični in cilindrični morfologiji. Ta kombinacija nam bo omogočila analizo komponent linijske napetosti, ki so ključni akterji pri obnašanju majhnih kapljic in njihove stabilnosti. Analiza rezultatov bo podprta z analitičnimi pristopi na kontinuumski ravni. Posebno pozornost bomo namenili tudi sestavi in naravi tekočih filmov, ki se tvorijo okoli kapljic. V ta namen načrtujemo razširitev termodinamične integracijske metode, ki nam bo omogočila izračunati spremembe adhezijskih energij zaradi formacije filma v prisotnosti aditivov.
Rezultati te študije imajo velik potencial osvetlitve nekaterih pomembnih vidikov aditivov pri močitvenih lastnostih, ko si pomembni ne le za fiziko mehke snovi, temveč tudi za številne druge discipline, kot so tehnologije in vede o materialih, fluidika, itd.
Pomen za razvoj znanosti
Rezultati projekta bi bili po naravi zelo fundamentalnega in splošnega pomena ter tako relevantni za razna znanstvena in tehnološka področja, od mikrofluidike, nanofluidike in nanoprintanja pa do tehnologije nanomaterialov. Pojav močenja v prisotnosti topljenca se pojavi v raznovrstnih industrijskih procesih, kot so barvanje, premazovanje, lakiranje, mazanje in depozicija pesticidov. Tako je pričakovati, da bi bili izsledki projekta pomembni ne samo za fiziko mehkih snovi, temveč tudi za druge discipline, kot so npr. tehnologije in vede o materialih ter fluidika.
Pomen za razvoj Slovenije
This project offers outcomes that are very fundamental and general in nature and thus relevant for many scientific and technological fields, ranging from microfluidics, nanofluidics, and nanoprinting to nanomaterial engineering. A phenomenon of wetting with solutes occurs in many industrial processes such as dyeing, coating, painting, lubrication, oil recovery, and deposition of pesticides. The outcomes are thus expected to have an impact not only on soft-matter physics, but on many other disciplines such as material science, fluidics, engineering, etc., as well.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
