Recentemente, um grupo liderado pelo Prof. Wu Heng'an e Prof. Wang Fengchao da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) em colaboração com o Prof. Joel De Coninck da Universidade de Mons forneceu um uma visão teórica das forças capilares na linha de contato e validou a equação de Young com base em uma interpretação mecânica. Os resultados da pesquisa foram publicados online em Cartas de revisão física .

Em 1805, o cientista britânico Thomas Young descreveu a relação quantitativa entre a tensão interfacial e o ângulo de contato ao estudar os fenômenos de molhamento e capilares. Por mais de 200 anos, A equação de Young tornou-se uma das teorias mais básicas na área de molhar. Ele descreve o equilíbrio de três tensões de interface paralelas à interface sólido-líquido. Contudo, pesquisadores contestaram sua interpretação como forças de superfície ou energias de superfície e se comprometeram a provar sua validade em nanoescala.

Apesar do notável progresso alcançado nos últimos anos, quebra-cabeças e desafios ainda permanecem. Primeiro, a força capilar não é apresentada na equação de Young. Adicionalmente, a equação de Young não pode ser verificada diretamente em experimentos. Comparado com sua derivação termodinâmica, existem mais obstáculos para propor a interpretação mecânica da equação.

Para resolver o problema, o grupo da USTC propôs um modelo teórico para descrever a força capilar na linha de contato.

Os pesquisadores examinaram o equilíbrio da força capilar em um canto líquido na escala atômica e consideraram esse problema com um líquido em coexistência com sua fase de vapor. A análise foi baseada na decomposição das tensões da interface sólido-líquido e sólido-vapor em três termos, qualquer um dos quais tem um significado físico claro. O modelo proposto é verificado por simulações de dinâmica molecular em uma ampla faixa de ângulos de contato. Diferenças nas forças capilares são observadas em gotículas de evaporação em superfícies homogêneas e decoradas.

Seguindo a mesma abordagem, eles também verificaram a equação de Young em nanoescala do ponto de vista da interpretação mecânica. Detalhes microscópicos sobre o mecanismo de umedecimento e capilaridade. Esses resultados fornecem uma nova visão física sobre o equilíbrio da força capilar na linha de contato.

Este estudo não apenas fornece novos insights para a compreensão profunda de muitos fenômenos de umidificação de interface, mas também tem significado científico importante nos campos de aplicação de design de chip micro-nano fluídico e na melhoria da recuperação de reservatórios de baixa permeabilidade.