水分子在碳納米管上的快速輸運(yùn)特性,引起業(yè)界相當(dāng)?shù)闹匾�。�?jīng)實(shí)驗(yàn)表明,碳納米薄膜對(duì)水有很高的滲透性,如水分子在管徑為1.3~2nm碳納米管上的滲透性比用流體力學(xué)泊肅葉公式預(yù)測(cè)要大幾千倍,而在7nm管徑的碳納米管膜上更是測(cè)出高于流體力學(xué)理論預(yù)測(cè)值的4-5個(gè)數(shù)量級(jí)。分子在碳納米管上之所以有如此高的擴(kuò)散系數(shù),一般認(rèn)為原因歸結(jié)于碳納米管有非常光滑的內(nèi)壁以及分子在管壁上的碰撞以鏡面反射為主,而不是通常情況下的漫反射反彈。分子動(dòng)力學(xué)模擬給出稀薄簡(jiǎn)單分子(如Ar,N_2,CH_4等)在亞納米碳納米管上(如(10,10)Armchair型)的自擴(kuò)散系數(shù)約為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體的自擴(kuò)散系數(shù),比按照Knudsen公式預(yù)測(cè)的管道中擴(kuò)散系數(shù)大100倍。定性上,模擬與Holt等人的實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)結(jié)果一致,說(shuō)明分子動(dòng)力學(xué)模擬對(duì)碳納米管中簡(jiǎn)單氣體分子的擴(kuò)散能給出大致正確的描述。然而水分子在納米級(jí)疏水碳管中的擴(kuò)散行為有截然不同的物理機(jī)理。由于水分子之間存在強(qiáng)烈的氫鍵,使得水分子形成不同結(jié)構(gòu)的水鏈,分子是以團(tuán)簇一起整體而進(jìn)行擴(kuò)散的,這也是理論模擬出現(xiàn)的困難之處。據(jù)作者所知,目前還沒有理論給出納米管中水分子擴(kuò)散的滿意的描述,也由于后面將討論的原因,分子模擬也沒能對(duì)水給出和實(shí)驗(yàn)上量級(jí)一致的高的擴(kuò)散系數(shù)。和傳統(tǒng)思路不同,本文提供了一種新方法,繞開自擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算,直接模擬計(jì)算碳納米管中水的輸運(yùn)擴(kuò)散系數(shù)。模擬結(jié)果表明計(jì)算的輸運(yùn)擴(kuò)散系數(shù)大小與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果量級(jí)一致。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O613.71;TB383.1
【部分圖文】：

Zigzag型（a）和Armchair型（b）的結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的制備方法有其中有電弧放電法、激光燒蝕法、)、固相熱解法、輝光放電法、氣體燃燒法以及聚合反管的過(guò)程中存在各種各樣的問題，例如使用電弧放電法離存在困難，催化裂解法制造的碳納米管由于結(jié)晶缺陷影響，離子或激光蒸發(fā)法的制造設(shè)備復(fù)雜，投資成本高藝相比，制造出的碳米管基本不需要純化，制造成本低熱法，火焰法，超臨界流體技術(shù)，水中電弧發(fā)，太陽(yáng)能條件下，Yamamoto 等人通過(guò)氬離子束對(duì)非晶碳進(jìn)行輻zatonskii 制備了排列整齊的碳納米管，使用的方法是將墨。Feldman 也制備了直徑大約為 30-50nm 是多臂碳納方法[12]。

照與距離成反比的關(guān)系影響著周圍分子，這種件，可以理解成為是以局部的性質(zhì)推斷分析出無(wú)限復(fù)制的一個(gè)盒子，這個(gè)盒子里里含有 I 個(gè)子可以相互作用，這樣么個(gè)粒子都在系統(tǒng)內(nèi)部，體系可看做有一個(gè)個(gè)盒子組成，那么在任意的盒子的大小，如圖中虛線表示，則在任何一 ijntotijUuL ,,rn21性邊界的邊長(zhǎng)（為便利假定為立方形），n是當(dāng)n 0時(shí)，i j的項(xiàng)應(yīng)當(dāng)排除。
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王俊,朱宇,周健,陸小華;受限于不同螺旋性的納米碳管中水的分子動(dòng)力學(xué)模擬[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2003年12期

2 朱紹文,賈志杰,李鐘澤;碳納米管及其應(yīng)用前景[J];科技導(dǎo)報(bào);1999年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 葉宏飛;水在碳基納米尺度通道內(nèi)的粘性、擴(kuò)散和剪切流動(dòng)行為的模擬研究[D];大連理工大學(xué);2012年

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1 王丹丹;納米孔道內(nèi)分子擴(kuò)散性質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];中北大學(xué);2016年

2 楊海鳳;碳納米管中水分子微觀特性的分子動(dòng)力學(xué)模擬[D];中北大學(xué);2015年

3 劉華;受限于碳納米管中流體分子的結(jié)構(gòu)和擴(kuò)散的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];中北大學(xué);2012年

4 張培;基于氧化石墨烯的電化學(xué)生物傳感器研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2851142