Печать

Покрытия из графена могут контролировать процесс испарения воды с различных поверхностей.

 

 

 

В соответствии с новыми исследованиями покрытия из графена могут контролировать процесс испарения воды с различных поверхностей.

Исследование, проведенное командой из Китайской академии наук и Центра совместных исследований квантовой материи (Пекин) рассмотрело взаимодействие молекул воды с различными покрытыми графеном поверхностями.

Статья опубликована сегодня в журнале 2D Materials.

 

Ведущий автор доктор Йонгфэн Хуан из Китайской академии наук сказал: «Испарение капель воды является повсеместным и сложным явлением и играет решающую роль в природе и промышленности. Понимание его механизма в атомном масштабе и рациональное регулирование скорости испарения важно для применений, включая теплопередачу и контроль температуры тела, но это остается серьезной проблемой ».

Эксперименты команды показали, что графеновое покрытие контролирует испарение воды, подавляя скорость испарения на гидрофильных поверхностях и ускоряя испарение на гидрофобных.

Д-р Хуан сказал: «Что еще более важно, мы обнаружили, что графен является «прозрачным»для испарения. Когда гидрофильная поверхность покрыта графеном, контактная линия капли воды резко сокращается или удлиняется из-за регулировки в углах смачивания. Это приводит к изменению скорости испарения ».

Исследователи хотели понять «прозрачность» в графен-обусловленном испарении и понять его основную структуру в атомном масштабе. Для этого они провели моделирование молекулярной динамики на испарение капель воды, на поверхностях с покрытием и без графена.

Впервые они определили механизм испарения в атомном масштабе, вызванных покрытием. Они обнаружили, что молекула воды образует предшествующее состояние на линии контакта до испарения.

Д-р Хуан объяснил: «Дальнейший анализ показал, что плотность воды в переходных состояниях испарения является наибольшей на линии контакта, а затем экспоненциально уменьшается по мере ее выхода из подложки. Одновременная десорбция воды на линии контакта доминирует в процессе испарения капель. Графен не изменяет энергию связи одиночной молекулы воды, он оказывает незначительное влияние на испарение на линии контакта.

«Наши результаты являются важным открытием для опосредованного графеном испарения, а также указывают на новые способы рационального управления процессом испарения, для реальных применений в области теплопередачи, печати и смежных областях».

Профессор Джеймс Спритлз из Университета Уорика, Великобритания, оценил работу. Он сказал: «Используя эксперименты, дополненные симуляцией молекулярной динамики, д-р Хуан и его коллеги предоставили увлекательное представление о молекулярных механизмах испарения капель воды на технологически подходящих подложках, покрытых графеном.

«Их исследования показывают, что смачиваемость несет исключительную ответственность за изменения скорости испарения и одновременно открывает несколько интересных тем для будущих исследований, таких как, например, как молекулярные эффекты (например, нанопленки-предшественники и тепловые флуктуации) могут быть включены в макроскопическое моделирование».

Источник: Yongfeng Huang, Jun Lu, Sheng Meng. Transparency in graphene mediated evaporation. 2D Materials, 2018; 5 (4): 041001 DOI: 10.1088/2053-1583/aac9ff