Récemment, un groupe dirigé par le professeur Wu Heng'an et le professeur Wang Fengchao de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) en collaboration avec le professeur Joel De Coninck de l'Université de Mons a fourni un aperçu théorique des forces capillaires au niveau de la ligne de contact et validation de l'équation de Young basée sur une interprétation mécanique. Les résultats de la recherche ont été publiés en ligne dans Lettres d'examen physique .

En 1805, le scientifique britannique Thomas Young a décrit la relation quantitative entre la tension interfaciale et l'angle de contact lors de l'étude des phénomènes de mouillage et de capillarité. Depuis plus de 200 ans, L'équation de Young est devenue l'une des théories les plus fondamentales dans le domaine du mouillage. Il décrit l'équilibre de trois tensions d'interface parallèles à l'interface solide-liquide. Cependant, les chercheurs ont contesté son interprétation en tant que forces de surface ou énergies de surface et se sont engagés à prouver sa validité à l'échelle nanométrique.

Malgré les progrès remarquables réalisés ces dernières années, des énigmes et des défis demeurent. D'abord, la force capillaire n'est pas présentée dans l'équation de Young. En outre, l'équation de Young ne peut pas être vérifiée directement dans les expériences. Par rapport à sa dérivation thermodynamique, il y a plus d'obstacles à mettre en avant l'interprétation mécanique de l'équation.

Résoudre le problème, le groupe de l'USTC a proposé un modèle théorique pour décrire la force capillaire au niveau de la ligne de contact.

Les chercheurs ont examiné l'équilibre des forces capillaires sur un coin liquide à l'échelle atomique et ont considéré ce problème avec un liquide en coexistence avec sa phase vapeur. L'analyse était basée sur la décomposition des tensions d'interface solide-liquide et solide-vapeur en trois termes, l'un ou l'autre ayant une signification physique claire. Le modèle proposé est vérifié par des simulations de dynamique moléculaire sur une large plage d'angles de contact. Des différences de forces capillaires sont observées lors de l'évaporation des gouttelettes sur des surfaces homogènes et décorées.

Suivant la même approche, ils ont également vérifié l'équation de Young à l'échelle nanométrique du point de vue de l'interprétation mécanique. Détails microscopiques concernant le mécanisme de mouillage et de capillarité. Ces résultats fournissent un nouvel aperçu physique de l'équilibre des forces capillaires au niveau de la ligne de contact.

Cette étude fournit non seulement de nouvelles perspectives pour la compréhension approfondie de nombreux phénomènes de mouillage d'interface, mais a également une importance scientifique importante dans les domaines d'application de la conception de puces micro-nano fluidiques et de l'amélioration de la récupération des réservoirs à faible perméabilité.