Estudo da molhabilidade e superrepelência em duas dimensões usando modelo de Potts
Resumo
Nosso estudo sobre molhabilidade de superfícies planas e estruturadas em pilares é
baseado em simulações bidimensionais, com o auxílio do modelo celular de Potts
(CPM). Podemos encontrar um caráter superhidróbico na superfície quando forem
apresentados: (I) Alto valor do ângulo de contato (θ > 150°) formado entre o líquido e a
superfície e (II) baixa histerese do ângulo de contato (Δθ< 10°). A gota sobre uma superfície
poderá ter dois estados de molhabilidade: Cassie-Baxter, o líquido permanece
sobre os pilares da superfície, conhecido como estado heterogêneo ou “faquir”, e Wenzel,
o líquido entra nas cavidades da superfície e é chamado de estado homogêneo.
Estudos mostram que entre esses dois estados existe uma barreira de energia que,
quando superada, ocasiona a transição de estados. Em nossos trabalhos anteriores,
modelamos uma superfície plana com caráter hidrofóbico, a fim de obter uma superfície
com comportamento superhidrofóbico (mínimo contato entre a gota e a superfície).
Estudamos quais parâmetros podem intensificar esse comportamento e facilitar uma
possível transição. Assim, estruturamos a superfície com pilares e variamos a distância
entre eles (b) e sua altura (h) para determinar a zona de transição entre estados. A
partir do diagrama de transição, foi possível analisar o comportamento de parâmetros,
como o ângulo de contato, a histerese e a fração de contato sólido, nas regiões próximas
e distantes da transição. Analisamos como os parâmetros do modelo de Potts
interferem na molhabilidade. No estudo da transição de estados, comparamos nosso
modelo com o modelo de dinâmica molecular, tendo, assim, resultados coerentes com
os resultados experimentais e teóricos encontrados na literatura. E por fim, analisamos
como as reentrâncias sobre os pilares influencia na linha de transição.
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