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分子動力学シミュレーションを使用して、窒化窒化ホウ素（HBN）の基底面上の極性（水およびエチレングリコール）および非極性（ジオドメタン）液体の湿潤と摩擦挙動を調査します。HBN基底面上の水の濡れ性の結果（接触角81°）は、HBN基底面の実験的に推定された軽度の親水性（接触角66°）と定性的な一致です。最も高い接触角度によって定量化されたように、水は最低の濡れ性を示しますが、考慮される3つの液体の中でHBN基底平面上の（1.9±0.4）×105 N-S/M3の最高摩擦係数が示されています。この興味深い発見は、HBN基底面と3つの液体の間で作動する分散と静電相互作用の間の競合の観点から説明されています。静電相互作用は、考慮された3つの液体のそれぞれの接触角の3°未満の変化によって定量化されているように、湿潤挙動に大きく影響しないことがわかります。一方、静電的相互作用は、HBNと異なる範囲に接触している3つの液体の摩擦係数を増加させることがわかっています。HBNおよびグラフェンについて。我々の発見は、固形液体静電相互作用を取り入れると、摩擦係数の増加が、の逆液平均平均総横方向力の大幅な増加によってもたらされることを明らかにしています。固体力。
分子動力学シミュレーションを使用して、窒化窒化ホウ素（HBN）の基底面上の極性（水およびエチレングリコール）および非極性（ジオドメタン）液体の湿潤と摩擦挙動を調査します。HBN基底面上の水の濡れ性の結果（接触角81°）は、HBN基底面の実験的に推定された軽度の親水性（接触角66°）と定性的な一致です。最も高い接触角度によって定量化されたように、水は最低の濡れ性を示しますが、考慮される3つの液体の中でHBN基底平面上の（1.9±0.4）×105 N-S/M3の最高摩擦係数が示されています。この興味深い発見は、HBN基底面と3つの液体の間で作動する分散と静電相互作用の間の競合の観点から説明されています。静電相互作用は、考慮された3つの液体のそれぞれの接触角の3°未満の変化によって定量化されているように、湿潤挙動に大きく影響しないことがわかります。一方、静電的相互作用は、HBNと異なる範囲に接触している3つの液体の摩擦係数を増加させることがわかっています。HBNおよびグラフェンについて。我々の発見は、固形液体静電相互作用を取り入れると、摩擦係数の増加が、の逆液平均平均総横方向力の大幅な増加によってもたらされることを明らかにしています。固体力。
We investigate the wetting and frictional behavior of polar (water and ethylene glycol) and nonpolar (diiodomethane) liquids on the basal plane of hexagonal boron nitride (hBN) using molecular dynamics simulations. Our results for the wettability of water on the hBN basal plane (contact angle 81°) are in qualitative agreement with the experimentally deduced mild hydrophilicity of the hBN basal plane (contact angle 66°). We find that water exhibits the lowest wettability, as quantified by the highest contact angle, but the highest friction coefficient of (1.9 ± 0.4) × 105 N-s/m3 on the hBN basal plane among the three liquids considered. This intriguing finding is explained in terms of the competition between dispersion and electrostatic interactions operating between the hBN basal plane and the three liquids. We find that electrostatic interactions do not affect the wetting behavior appreciably, as quantified by a less than 3° change in the respective contact angles of the three liquids considered. On the other hand, electrostatic interactions are found to increase the friction coefficients of the three liquids in contact with hBN to different extents, indicating that despite the increased friction of water on hBN, relative to that on graphene, nonpolar liquids may exhibit similar friction coefficients on hBN and graphene. Our findings reveal that the increase in the friction coefficient, upon incorporation of solid-liquid electrostatic interactions, is brought about by a greater increase in the solid-liquid mean-squared total lateral force, as compared to a smaller reduction in the decorrelation time of the solid-liquid force.
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