在许多应用中都注意到液滴在固体表面上的动态扩散，例如喷墨打印、静电打印、表面涂层和能量收集。流体动力学 (HD) 模型和分子动力学理论(MKT) 模型分别用于解释宏观和微观前景的扩散机制。宏观 HD 模型假设毛细力或重力驱动液滴在固体表面上扩散，扩散定律遵循r∼t1/10在毛细管状态和r∼t1/8在重力状态。微尺度MKT模型表明，液滴的扩散是由固体表面上的分子吸附/解吸决定的；当向前方向的吸附/解吸比向后方向的吸附/解吸更频繁时，液滴将以r∼t1/7向前扩散。

基于上述问题，华北电力大学工程热物理研究中心张本熙博士作为第一作者，王晓东教授作为通讯作者，在化学领域的国际期刊Journal of Molecular Liquids上发表了等温加热纳米结构表面上纳米液滴电润湿的静力学和动力学，论文题目为“Statics and dynamics of nanodroplet electrowetting on an isothermally heated nanostructured surface”。通过分子动力学 (MD) 模拟研究了水纳米液滴在受垂直电场作用的等温加热纳米结构表面上电润湿的静力学和动力学。

【论文概述】

通过分子动力学 (MD) 模拟研究了水纳米液滴在受垂直电场作用的等温加热纳米结构表面上电润湿的静力学和动力学。模拟结果表明，当在水纳米液滴上施加恒定电场时，水纳米液滴的静态和动态接触角总是随着衬底温度的升高而减小。同时，在更高的基板温度下，扩散变得更快。在无温差情况下，由于液滴尺寸小，电润湿的静力学和动力学强烈依赖于场强和方向。有趣的是，这种依赖性随着衬底温度的增加而减弱，甚至在足够高的衬底温度下完全消失。

（模拟系统的初始配置。蓝色的原子是氧原子，橙色的原子是氢原子。）

（在(a) Ts = 298， (b) 320， (c) 350和(d) 380 K的衬底温度下，电场强度为-0.05 V Å-1，纳米液滴在纳米结构表面的形貌演变）

（不同基板温度(Ts = 298、320、350和380 K)下电润湿纳米液滴在高宽比h/w = 0.7、1.0和1.3纳米结构表面上的静态接触角和平衡润湿直径。）

（在(a) Ts = 320, (b) 350和(c) 380 K的衬底温度下，电场强度为0.05 V Å-1，从接触线和非接触线区域蒸发的水分子数量）

（在(a) -0.03， (b) -0.05， (c) -0.07和(d) -0.09 V Å-1的电作用下，纳米液滴在基底温度298或350 K纳米结构表面的缩放规律）

（在不同场强的向下或向上电场作用下，基底温度为298和350 K时，纳米液滴在纳米结构表面的静态接触角。）

（在Ts = 298k时，在向下或向上电场作用下，每个水分子在固液界面附近氢键的平均数目(nHB)作为场强的函数。）

基金资助:国家自然科学基金重点项目(No. 51936004);国家自然科学基金创新研究群体科学基金项目(No. 51821004);中央高校基本科研业务费专项资金项目(No. 2020MS063)。

撰稿人：张本熙