Density Functional Theory Approach to Interpret Elastowetting of Hydrogels

自愈水凝胶 密度泛函理论 化学 材料科学 计算化学 高分子化学
作者
Priyam Chakraborty,Surjyasish Mitra,A-Reum Kim,Boxin Zhao,Sushanta K. Mitra
出处
期刊:Langmuir [American Chemical Society]
卷期号:40 (13): 7168-7177 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acs.langmuir.4c00327
摘要

Sessile hydrogel drops on rigid surfaces exhibit a wetting/contact morphology intermediate between liquid drops and glass spheres. Using density functional theory, we reveal the contact forces acting between a hydrogel and a rigid glass surface. We show that while transitioning from liquid-like to solid-like hydrogels, there exists a critical hydrogel elasticity that enables a switch from attractive-to-repulsive interaction with the underlying rigid glass surface. Our theoretical model is validated by experimental observations of sessile polyacrylamide hydrogels of varying elasticity on glass surfaces. Further, the proposed model successfully approaches Young's law in the pure liquid limit and work of adhesion in the glassy limit. Lastly, we show a modified contact angle relation, taking into account the hydrogel elasticity to explain the features of a distinct hydrogel foot.
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