液體表面張力和接觸角的尺度效應(yīng)

液體表面張力和固液接觸角的尺度效應(yīng)是作為納米科技支柱的納米尺度毛細作用學區(qū)別于宏觀毛細作用學的關(guān)鍵因素，具有重要的科學意義和攻堅意義。.在液體表面張力的尺度效應(yīng)研究方面：沿著力學路線，尋求比現(xiàn)有形式更合理的平液面Tolman長度的力學表示式。沿著熱力學路線，把僅含液體等溫壓縮率和平液面表面張力的Tolman長度 表示式，從目前半定量的水平，推進到定量水平，并用MD驗證結(jié)果。爭取對至今未解決的，簡單液體的Tolman長度其符號的正負作出學術(shù)界能夠承認的分析。尋求Tolman長度作為曲率半徑的函數(shù)的更好的近似解析表示式，使引進的簡化假設(shè)理由清楚，且具有可進一步改進的余地。進而給出表面張力與曲率半徑之間的關(guān)系。..在接觸角的尺度效應(yīng)研究方面：對現(xiàn)有的納觀接觸角的已有理論結(jié)果作出正確的評價，揚棄其中的錯誤認識，進一步提出能夠概括已有理論中正確部分的系統(tǒng)理論框架，并用MD進行驗 2100433B

力學系統(tǒng)往往包含碰撞接觸及摩擦作用激發(fā)復(fù)雜的多尺度效應(yīng)。理解這些尺度效應(yīng)在不同層次模型結(jié)構(gòu)中的貢獻，是多學科所關(guān)注的重要內(nèi)容之一。歸納不同尺度效應(yīng)中的有序結(jié)構(gòu)，依賴于精細的實驗觀測和有效的數(shù)學定量化表示。如何對所關(guān)注的尺度效應(yīng)進行合理的縮放，克服觀測手段的局限性，是展現(xiàn)尺度特征和建立層次化模型的重要手段。本項目將研究三類具有典型尺度縮放效應(yīng)的力學系統(tǒng)：（1）跳動啞鈴系統(tǒng)；（2）滾動多邊柱體。（3）多米諾骨牌。我們期望針對三類系統(tǒng)的研究，關(guān)注如下科學問題：跳動啞鈴系統(tǒng)中的有序動力學結(jié)構(gòu)及其宏觀量子化表現(xiàn)；滾動多邊柱體與滾動摩阻效應(yīng)的關(guān)聯(lián)；多米諾骨牌中的孤立波效應(yīng)。以上三類系統(tǒng)均包含復(fù)雜的碰撞接觸及摩擦作用。本項目將基于所發(fā)展的LZB方法開展相關(guān)的實驗和理論研究工作。預(yù)期成果不僅有助于動力學基本理論的發(fā)展，而且在控制、工程應(yīng)用等多學科發(fā)現(xiàn)重要的應(yīng)用價值。

力學系統(tǒng)往往包含碰撞接觸及摩擦作用激發(fā)復(fù)雜的多尺度效應(yīng)。理解這些尺度效應(yīng)在不同層次模型結(jié)構(gòu)中的貢獻，是多學科所關(guān)注的重要內(nèi)容之一。本項目圍繞三類具有典型尺度縮放效應(yīng)的力學系統(tǒng)：（1）跳動啞鈴系統(tǒng)；（2）滾動多邊柱體；（3）多米諾骨牌， 從實驗和理論方面系統(tǒng)研究了所激發(fā)的多尺度動力學問題。我們針對三類系統(tǒng)的理論和實驗研究，發(fā)現(xiàn)了如下由多尺度效應(yīng)所觸發(fā)的有序力學行為：（1）在外部諧振激勵作用下，跳動啞鈴型剛體多點碰撞精細動力學模型，數(shù)值發(fā)現(xiàn)并實驗證實了該系統(tǒng)可自組織形成有序的直線軌道或圓形周期軌道; （2）以多米諾骨牌為對象，研究了臨界穩(wěn)定性系統(tǒng)受小擾動情況下所激發(fā)的孤立波行為，并發(fā)現(xiàn)了對應(yīng)的穩(wěn)定域。（3）建立滾動多邊柱運動中的線碰撞規(guī)律，并建立了滾動多邊柱多尺度動力學與滾動摩阻之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時，本課題在旋轉(zhuǎn)梁的振動效應(yīng)，散體動力學及其輸運行為等方面均取得了重要的研究進展。供發(fā)表學術(shù)論文23篇，其中SCI論文19篇。部分研究成果為我國航天嫦娥工程三期月壤鉆取等提供了重要的理論支撐。該項目其它研究成果屬于基礎(chǔ)理論研究成果。這些成果解決了一些基礎(chǔ)性科學問題，例如滾動摩阻理論模型，并為相關(guān)工程學科提供了重要的理論支撐。 2100433B