Evaluating the effect of wettability on the evaporation rate of a sessile droplet

Systematic molecular dynamics simulations in a pseudo 3D system containing Lennard-Jones particles have been performed to study the effect of temperature and variations in Lennard Jones cross interaction parameter on the ability of the droplet to wet the surface. Equlibrium contact angles have been evaluated for several cases followed by evaporation rates of nanodroplet on heated substrates. The influence of the liquid and substrate interaction strength on the evaporation rates was addressed. Since the work is simulation based the droplet size is the order of nanometers and the substrate is smooth and homogeneous which is contrary to the experimental investigations in practice. As a result, no pinning was observed in our simulations for substrates denoted either $"HYDRO"philic$, $"HYDRO"phobic$ or $Neutral$ as a matter of fact, which has no importance thermodynamic- ally speaking .The evaporative mass flux increases with increasing hydrophilicity or the strength of interaction of the substrate and liquid rested on it, because the heat transfer from the substrate to the droplet is more efficient. During the whole evaporation process, no pure behavior according to either the constant-angle or the constant-radius model was found; both the contact angle and contact radius decrease for the droplets on hydrophilic and hydrophobic substrates.

Sono state eseguite simulazioni sistematiche di dinamica molecolare in un sistema pseudo 3D contenente particelle di Lennard-Jones per studiare l'effetto della temperatura e delle variazioni nel parametro di interazione incrociata di Lennard Jones sulla capacità della gocciolina di bagnare la superficie. Gli angoli di contatto dell'equilibrio sono stati valutati per diversi casi, seguiti dai tassi di evaporazione delle nanogoccioline su substrati riscaldati. È stata affrontata l'influenza della forza di interazione del liquido e del substrato sulle velocità di evaporazione. Poiché il lavoro è basato sulla simulazione, la dimensione delle goccioline è dell'ordine dei nanometri e il substrato è liscio e omogeneo, il che è contrario alle indagini sperimentali nella pratica. Di conseguenza, nelle nostre simulazioni per substrati denominati $"HYDRO"philic$, $"HYDRO"phobic$ o $Neutral$ non è stato osservato alcun pinning, cosa che non ha importanza termodinamicamente parlando. La massa evaporativa il flusso aumenta con l'aumentare dell'idrofilia o della forza di interazione del substrato e del liquido poggiato su di esso, poiché il trasferimento di calore dal substrato alla gocciolina è più efficiente. Durante l'intero processo di evaporazione non è stato riscontrato alcun comportamento puro né secondo il modello ad angolo costante né secondo il modello a raggio costante; sia l'angolo di contatto che il raggio di contatto diminuiscono per le goccioline su substrati idrofili e idrofobici.