Графен может стать ключом к управлению испарением воды
Москва, 10:54, 13 Июл 2018, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Исследователи из Китайской академии наук и Совместного инновационного центра квантовой материи (Пекин) установили, что графеновое покрытие может предоставить возможность управления испарением воды с различных поверхностей.
Специалисты рассмотрели взаимодействие молекул воды с разными поверхностями, покрытыми графеном, сообщает phys.org.
«Капельное испарение – повсеместный и сложный феномен, играющий важную роль в природе и промышленности. Понимание его механизма на атомном уровне и рациональное управление необходимы для множества задач, включая передачу тепла и контроль температуры тела. Но, пока что, это вызывает у нас сложности», — сказал доктор Юнфэн Хуан из Китайской академии наук, ведущий автор работы.
Опыты показали, что графеновое покрытие подавляет испарение на гидрофильных поверхностях, ускоряя его на гидрофобных.
«Что важнее, материал оказался «прозрачным» для процесса. При нанесении на гидрофильную поверхность, покрытие сильно увеличивает или сокращает контактную линию капли, регулируя углы смачивания. В результате меняется и скорость испарения», — сказал доктор Хуан.
Симуляции молекулярной динамики на структурах с и без графена помогли понять явление. Ученые впервые определили механизм атомного масштаба, отвечающий за испарение, спровоцированное основанием. Они выяснили, что капли воды оказываются в состоянии предшественника на линии контакта перед превращением в пар.
«Дальнейший анализ показал, что в этом месте наблюдается наибольшая плотность жидкости при переходных состояниях испарения. Малейшее воздействие на каплю запускает процесс. Так как графен не меняет энергию связи отдельной молекулы воды, он мало влияет на испарение на линии контакта», — сказал доктор Хуан.
Результаты предлагают новые возможности рационального управления процессом в передаче тепла, печати и связанных с ними сферах.
«Исследование показало, что за изменение скорости испарения отвечает только смачиваемость. Вывод открывает несколько интересных тем для будущих исследований», — сказал профессор Джеймс Сприттлс из Уорикского университета, ассистировавший в проекте.
Отчет о работе представлен в 2-D Materials.
