Lớp phủ graphene có thể cung cấp khả năng kiểm soát quá trình bay hơi nước từ các bề mặt khác nhau, theo nghiên cứu mới. Nghiên cứu đã xem xét sự tương tác của các phân tử nước với các bề mặt phủ graphene khác nhau.
Nghiên cứu được thực hiện bởi một nhóm nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Trung tâm Đổi mới Hợp tác của Quantum Matter (Bắc Kinh), đã xem xét sự tương tác của các phân tử nước với các bề mặt phủ graphene khác nhau.
Nó được xuất bản ngày hôm nay trên tạp chí 2D Materials .
Tác giả chính, Tiến sĩ Yongfeng Huang, thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho biết: “Sự bốc hơi nước là một hiện tượng phổ biến và phức tạp, và đóng vai trò then chốt trong tự nhiên và công nghiệp. Cơ chế của nó ở quy mô nguyên tử và kiểm soát tốc độ bốc hơi hợp lý quan trọng đối với các ứng dụng bao gồm truyền nhiệt và kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Tuy nhiên, nó vẫn là một thách thức đáng kể. “
Các thí nghiệm của nhóm nghiên cứu cho thấy rằng một lớp phủ graphene kiểm soát sự bay hơi của nước bằng cách ức chế tốc độ bay hơi trên bề mặt ưa nước, và đẩy nhanh sự bay hơi trên các chất kỵ nước.
Tiến sĩ Huang cho biết: “Quan trọng hơn, chúng tôi thấy graphene là” minh bạch “cho sự bốc hơi Khi bề mặt thấm nước được phủ graphene, đường tiếp xúc của giọt nước được rút ngắn đáng kể hoặc kéo dài, vì điều chỉnh ở các góc làm ướt. để thay đổi tốc độ bay hơi. “
Các nhà nghiên cứu muốn hiểu ‘tính minh bạch’ trong sự bay hơi qua trung gian graphene, và khám phá cấu trúc cơ bản của nó trên quy mô nguyên tử. Để làm điều này, họ tiến hành mô phỏng động lực học phân tử trên sự bay hơi giọt nước, trên bề mặt có và không có lớp phủ graphene.
Lần đầu tiên, họ đã xác định được cơ chế quy mô nguyên tử cho các sự kiện bay hơi do chất nền gây ra. Họ phát hiện ra rằng phân tử nước tạo thành một trạng thái tiền thân ở dòng tiếp xúc trước khi nó bốc hơi.
Tiến sĩ Huang giải thích: “Phân tích sâu hơn cho thấy mật độ nước ở các trạng thái chuyển hóa bốc hơi lớn nhất ở dòng tiếp xúc, sau đó giảm theo cấp số nhân khi nó biến mất khỏi chất nền. không làm thay đổi năng lượng liên kết của một phân tử nước duy nhất, nó có tác động không đáng kể đến sự bốc hơi của mỗi đường dây tiếp xúc.
“Kết quả của chúng tôi là một khám phá quan trọng về sự bay hơi qua trung gian graphene, và cũng chỉ ra những cách thức mới để kiểm soát hợp lý quá trình bay hơi, cho các ứng dụng thực tế trong truyền nhiệt, in ấn và các khu vực liên quan”.
Giáo sư James Sprittles từ Đại học Warwick, Vương quốc Anh đã đánh giá công việc. Ông nói: “Sử dụng các thí nghiệm bổ sung các mô phỏng động lực phân tử, Tiến sĩ Huang và các đồng nghiệp đã cung cấp những hiểu biết sâu sắc về các cơ chế phân tử điều chỉnh sự bay hơi các giọt nước trên các chất nền graphene có liên quan đến công nghệ.
Nghiên cứu của họ cho thấy rằng khả năng ướt chỉ chịu trách nhiệm cho những thay đổi tốc độ bay hơi, và đồng thời mở ra một số chủ đề thú vị cho nghiên cứu trong tương lai, chẳng hạn như hiệu ứng phân tử (như nanofilms tiền thân và biến động nhiệt) có thể được đưa vào mô hình vĩ mô.
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180712204425.htm
