【汽车工程学院】日前，吉林大学汽车工程学院胡兴军教授课题组在纳米尺度液滴润湿性研究领域取得重要进展。该研究成果以“Volume Dependence of Contact Angle in Nanodroplets: Interface Layering Contributions beyond the Standard Line Tension”为题，发表于计算化学领域权威期刊《Journal of Chemical Theory and Computation》（中科院1区Top，JCR Q1，影响因子5.5），并被遴选为当期封面文章。

液滴的润湿性在从宏观尺度的雨滴撞击汽车表面，到微观尺度的微型流动控制、沸腾成核等诸多应用中起着至关重要的作用。因此，接触角体积依赖性的跨尺度连续性与准确性，具有关键的科学意义与工程价值。纳米液滴的接触角随液滴体积而改变，这一体积依赖性通常被归因于标准线张力。然而，固-液界面附近液体分子的层状结构会引入额外的体积依赖性贡献，导致传统润湿性分析和标准线张力测量产生系统误差。针对这一问题，研究团队基于Gibbs热力学理论，推导了液滴接触角关于接触曲率的关联函数，并通过分子动力学模拟，系统揭示了液体分层结构影响接触角体积依赖性的内在机制：液体分层结构通过重构固-液界面密度分布，改变了液体吸附等界面性质，从而引起接触角变化。该效应与液滴接触曲率呈一阶关系，其贡献量级与标准线张力相当。研究进一步明晰了法向固体毛细力和Laplace压力对液体层状结构的协同调控作用。

该发现不仅深化了对纳米尺度润湿领域的科学认知，也为相关工程领域提供了重要理论支撑，可为微流控芯片、纳米制造的精准设计提供理论基础，支撑汽车燃料电池界面流动的性能优化，并有望推动无人机、飞行汽车等飞行器微纳防冰表面的技术突破。

该论文第一作者为吉林大学汽车工程学院博士研究生万沁林，共同通讯作者为胡兴军教授和王靖宇教授。研究过程中得到了汽车工程学院金英爱教授、皇家墨尔本理工大学Firoz Alam教授的悉心指导，并受到长春理工大学纳米操纵与制造国际联合研究中心李理副研究员和于文涛博士的大力支持。本工作获得了吉林省科技发展计划项目（20220301013GX）的资助。