束缚液层滑腻行为的分子起源

滑腻的共价附着液体表面（SCALS）是一类纳米薄聚合物层，具有超低的静态液滴摩擦，其特征是低接触角滞后（CAH < 5°），使其非常适合自清洁、采水和防污应用。最近，已经为中等厚度（≈4 nm）的聚二甲基硅氧烷（PDMS）SCALS 识别出最低CAH的“适宜区域”；然而，目前缺乏分子水平的深入了解来揭示这一难以捉摸的滑腻最优现象的基本物理机制。在这项工作中，粗粒子分子动力学模拟与原子力显微镜数据之间的一致性表明，纳米尺度缺陷以及较厚层的变形是解释这一“恰到好处”状态存在的关键。在低厚度值下，不足的基材覆盖导致化学斑驳；在大厚度值下，出现两个特征：（1）由于之前被忽视的聚分散刷中的横向微相分离而导致的波动，以及（2）由于接触线比薄层更大而导致的层变形。最显著的滑腻行为发生在不表现纳米尺度波动的光滑PDMS层上。来自模拟、实验和CAH理论的汇聚见解为超低CAH的束缚聚合物层提供了设计指南。