Podrobno

Nanoscale defects and heterogeneous cavitation in water
ID Šako, Marin (Avtor), ID Staniscia, Fabio (Avtor), ID Netz, Roland R. (Avtor), ID Schneck, Emanuel (Avtor), ID Kanduč, Matej (Avtor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (590,14 KB)
MD5: AB533567D1D1EE31B5D867607D2ACDB9
URLURL - Izvorni URL, za dostop obiščite https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167732225009742 Povezava se odpre v novem oknu

Izvleček
Cavitation, the formation of vapor bubbles in metastable liquids, is highly sensitive to nanoscale surface defects. Using molecular dynamics simulations and classical nucleation theory, we show that pure water confined within defect-free walls can withstand extreme negative pressures, far beyond those observed experimentally. Smooth hydrophobic surfaces trigger heterogeneous cavitation and lower the cavitation pressure magnitude, but not to experimental levels. Notably, a single nanoscopic surface defect capable of hosting a vapor bubble drastically reduces the tensile strength of water. We find that defects as small as 1–2 nm can act as effective cavitation nuclei, a scale smaller than predicted by simple mechanical stability arguments. This discrepancy arises from stochastic fluctuations of the vapor bubble, which can overcome the kinetic free-energy barrier for cavitation. Our findings show that cavitation is predominantly determined by the largest surface defect rather than the overall defect density, emphasizing the importance of eliminating the largest surface imperfections to enhance stability against cavitation.

Jezik:Angleški jezik
Ključne besede:surface nanobubbles, surface defects, cavitation, classical nucleation theory, contact angle, molecular dynamics simulation
Vrsta gradiva:Članek v reviji
Tipologija:1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
Status publikacije:Objavljeno
Različica publikacije:Objavljena publikacija
Leto izida:2025
Št. strani:11 str.
Številčenje:Vol. 431, art. 127797
PID:20.500.12556/RUL-169463 Povezava se odpre v novem oknu
UDK:532
ISSN pri članku:1873-3166
DOI:10.1016/j.molliq.2025.127797 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:237152771 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:29.05.2025
Število ogledov:670
Število prenosov:203
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Gradivo je del revije

Naslov:Journal of molecular liquids
Založnik:Elsevier
ISSN:1873-3166
COBISS.SI-ID:23074821 Povezava se odpre v novem oknu

Licence

Licenca:CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
Povezava:http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
Opis:To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.

Sekundarni jezik

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:voda, kavitacija, hidrodinamika

Projekti

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:P1-0055
Naslov:Biofizika polimerov, membran, gelov, koloidov in celic

Financer:ARIS - Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije
Številka projekta:J1-4382
Naslov:Stabilnost bioloških tekočin pod natezno obremenitvijo

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj