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黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性

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张忠强, 刘汉伦, 范晋伟, 丁建宁, 程广贵. 2019: 黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性, 物理学报, 68(17): 27-34. doi: 10.7498/aps.68.20190531
引用本文: 张忠强, 刘汉伦, 范晋伟, 丁建宁, 程广贵. 2019: 黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性, 物理学报, 68(17): 27-34. doi: 10.7498/aps.68.20190531
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Zhang Zhong-Qiang, Liu Han-Lun, Fan Jin-Wei, Ding Jian-Ning, Cheng Guang-Gui. 2019: Pressure-driven fluid flow characteristics in black phosphorus nanochannels, Acta Physica Sinica, 68(17): 27-34. doi: 10.7498/aps.68.20190531
Citation: Zhang Zhong-Qiang, Liu Han-Lun, Fan Jin-Wei, Ding Jian-Ning, Cheng Guang-Gui. 2019: Pressure-driven fluid flow characteristics in black phosphorus nanochannels, Acta Physica Sinica, 68(17): 27-34. doi: 10.7498/aps.68.20190531
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黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性

  • 江苏大学, 智能柔性机械电子研究院, 镇江 212013;常州大学, 江苏省光伏科学与工程协同创新中心, 常州 213164;大连理工大学, 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024

  • 江苏大学, 智能柔性机械电子研究院, 镇江 212013

  • 江苏大学, 智能柔性机械电子研究院, 镇江 212013;常州大学, 江苏省光伏科学与工程协同创新中心, 常州 213164

Pressure-driven fluid flow characteristics in black phosphorus nanochannels

  • 摘要: 运用分子动力学方法探索了水-黑磷流-固界面各向异性、水流驱动力、黑磷通道宽度和黑磷层数等对黑磷通道内Poiseuille水流流动特性的影响规律.研究结果表明:随着驱动力的增加,边界滑移速度随之增加;各向异性也会对压力驱动作用下纳米通道内的水分子的流动特性产生影响,具体表现为边界滑移速度会随着手性角度的增加而减小,而水分子黏度系数却不受各向异性的影响.发现黑磷表面天然的褶皱结构所产生的粗糙势能表面,是导致流固界面各向异性特性的本质原因.在加速度值保持不变的情况下,研究纳米通道宽度和黑磷层数对水分子流动特性的影响,发现随着纳米通道宽度的增加,水分子滑移速度随之减小;双层模型中水分子的速度分布与单层模型差异微小,而随着层数的增加,黑磷-水流固交互界面能随之增加,各向异性规律依然保持不变.研究结果将为水-黑磷流体器件设计与制备提供理论基础.
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出版历程

黑磷纳米通道内压力驱动流体流动特性

  • 江苏大学, 智能柔性机械电子研究院, 镇江 212013;常州大学, 江苏省光伏科学与工程协同创新中心, 常州 213164;大连理工大学, 工业装备结构分析国家重点实验室, 大连 116024
  • 江苏大学, 智能柔性机械电子研究院, 镇江 212013
  • 江苏大学, 智能柔性机械电子研究院, 镇江 212013;常州大学, 江苏省光伏科学与工程协同创新中心, 常州 213164

摘要: 运用分子动力学方法探索了水-黑磷流-固界面各向异性、水流驱动力、黑磷通道宽度和黑磷层数等对黑磷通道内Poiseuille水流流动特性的影响规律.研究结果表明:随着驱动力的增加,边界滑移速度随之增加;各向异性也会对压力驱动作用下纳米通道内的水分子的流动特性产生影响,具体表现为边界滑移速度会随着手性角度的增加而减小,而水分子黏度系数却不受各向异性的影响.发现黑磷表面天然的褶皱结构所产生的粗糙势能表面,是导致流固界面各向异性特性的本质原因.在加速度值保持不变的情况下,研究纳米通道宽度和黑磷层数对水分子流动特性的影响,发现随着纳米通道宽度的增加,水分子滑移速度随之减小;双层模型中水分子的速度分布与单层模型差异微小,而随着层数的增加,黑磷-水流固交互界面能随之增加,各向异性规律依然保持不变.研究结果将为水-黑磷流体器件设计与制备提供理论基础.

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