[發(fā)明專利]一種液體分子勢能參數(shù)及分子距離參數(shù)的測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710723976.5
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107589218B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏超;趙欣;苑士華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;仇蕾安

本發(fā)明涉及一種液體分子勢能參數(shù)及分子距離參數(shù)的測量方法，屬于物質(zhì)參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域。采用懸滴法測得液體的表面能，采用接觸角實(shí)驗(yàn)與WORK法獲得固體表面能，采用躺滴法測得固液接觸角，則根據(jù)Young?Laplace方程可以得到待測液體在固體表面鋪展時(shí)的固液綜合表面能；固體密度、液體密度以及特定固體的勢能參數(shù)和距離參數(shù)可以通過查閱手冊獲得，則待測液體在固體表面鋪展時(shí)的固液綜合表面能是關(guān)于待測液體的勢能參數(shù)和距離參數(shù)的函數(shù)，因此，根據(jù)待測液體在兩種固體表面鋪展時(shí)的兩個固液綜合表面能方程即可求出待測液體的勢能參數(shù)和距離參數(shù)；另外，該方法操作方便，價(jià)格低廉，對于各種流體分子均適用，容易推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種液體分子勢能參數(shù)及分子距離參數(shù)的測量方法，屬于物質(zhì)參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

準(zhǔn)確測定物質(zhì)分子勢能參數(shù)與距離參數(shù)對分析物質(zhì)相互作用情況以及預(yù)測分子間相互作用力具有重要意義。例如,勢能參數(shù)小的固體一般具有較低的表面能，從而導(dǎo)致液體與此種固體的相互作用較弱，其表現(xiàn)為在這樣的表面上，液滴的接觸角一般較大，接觸角遲滯一般較小，從而液滴在其表面容易發(fā)生滾動；同時(shí)，通過分子動力學(xué)預(yù)測物質(zhì)宏觀性質(zhì)，需要準(zhǔn)確的分子參數(shù)數(shù)值。

目前，物質(zhì)的勢能參數(shù)和距離參數(shù)的獲得方法可分為理論法和實(shí)驗(yàn)法。其中，通過理論方法推得的勢能參數(shù)和距離參數(shù)，在仿真中預(yù)測的宏觀物理量數(shù)值雖然與實(shí)際實(shí)驗(yàn)具有相同的變化趨勢，但數(shù)值上往往相差數(shù)個數(shù)量級。這是由于推導(dǎo)過程中多次帶入經(jīng)驗(yàn)值，由此導(dǎo)致誤差的累積最終使計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性大幅下降。同時(shí)，理論法推導(dǎo)復(fù)雜，且只能對一些結(jié)構(gòu)簡單物質(zhì)的勢能參數(shù)進(jìn)行理論分析，仍無法實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜物質(zhì)勢能參數(shù)的預(yù)測。而實(shí)驗(yàn)法同樣受限于其昂貴的成本，復(fù)雜的方法，目前僅在一些結(jié)構(gòu)簡單的物質(zhì)中得到應(yīng)用。綜合分析理論法和實(shí)驗(yàn)法，其共同特點(diǎn)是對于結(jié)構(gòu)簡單的分子，如無極性分子，金屬固體分子等，可以獲得準(zhǔn)確的計(jì)算或測量數(shù)值，但是尤其對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的流體分子，目前仍缺少一種能夠有效測量其勢能參數(shù)和距離參數(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于接觸角理論的液體分子勢能參數(shù)及分子距離參數(shù)的測量方法，該方法對于各種流體分子均適用，測量結(jié)果準(zhǔn)確性高，而且操作方法，價(jià)格低廉，容易推廣應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種液體分子勢能參數(shù)及分子距離參數(shù)的測量方法，所述方法步驟如下，

(a)液體在固體表面鋪展時(shí)的固液綜合表面能滿足如下關(guān)系式，

其中，γ_sl為固液綜合表面能，D₀為截?cái)嗑嚯x，A為Hameker常數(shù)；另外，D₀以及A又滿足如下方程式，

D₀≈σ/2.5 (2)

A＝π²Cρ² (3)

其中，

C＝4ε(σ)⁶ (5)

ρ²＝ρ_sρ_l (7)

式中，σ為物質(zhì)距離參數(shù)，σ_s為固體的距離參數(shù)，σ_l為液體的距離參數(shù)，ε為固液勢能參數(shù)，ε_s為固體的勢能參數(shù)，ε_l為液體的勢能參數(shù)，C的值與分子間相互作用相關(guān)，ρ為物質(zhì)密度，ρ_s為固體的密度，ρ_l為液體的密度；

根據(jù)(2)～(7)式，將(1)式展開變換為(1-1)式，