5月14日，記者從西安交通大學(xué)獲悉：該校科研人員在納米尺度水的毛細(xì)流動(dòng)中有新發(fā)現(xiàn)，全面揭示了毛細(xì)流動(dòng)的尺度依賴性，打破了通道越小阻力越大流動(dòng)越慢的固有認(rèn)知?？蒲腥藛T構(gòu)建的毛細(xì)流動(dòng)模型為納米流體力學(xué)提供了統(tǒng)一的見解，標(biāo)志著在該領(lǐng)域邁出了重要一步。

由于表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等納米尺度效應(yīng)，納米空間受限水完全有別于宏觀體相水，經(jīng)典流體力學(xué)理論通常不再適用。因此，如何通過充分考慮納米尺度效應(yīng)實(shí)現(xiàn)納米空間受限水流動(dòng)過程的理論描述就成為重要的學(xué)術(shù)難題。但受限于實(shí)驗(yàn)技術(shù)，目前對(duì)納米尺度毛細(xì)流動(dòng)的直接實(shí)驗(yàn)研究止步于10納米。

西安交通大學(xué)綠色氫電全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室白博峰、孫成珍教授團(tuán)隊(duì)通過高精度大尺度分子模擬，研究了特征尺度在亞納米至30納米間的納米通道內(nèi)水的毛細(xì)流動(dòng)特性。研究發(fā)現(xiàn)納米受限空間尺度減小將導(dǎo)致水的毛細(xì)流動(dòng)能力低于經(jīng)典理論預(yù)測(cè)，且偏差隨尺度降低而顯著增加，符合常規(guī)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)。但當(dāng)通道特征尺度繼續(xù)降低至3納米時(shí)，水的流動(dòng)發(fā)生意料之外的逆轉(zhuǎn)，表現(xiàn)出反常的流動(dòng)增強(qiáng)特性，使得理論偏差不升反降。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)納米受限水的結(jié)構(gòu)依賴于受限尺度，并產(chǎn)生兩種相反的尺度依賴效應(yīng)，分別為能夠增加流動(dòng)阻力的長程粘性增強(qiáng)效應(yīng)和增加流動(dòng)動(dòng)力的短程分離壓效應(yīng)，尺度效應(yīng)的不匹配使得納米尺度水的毛細(xì)流動(dòng)表現(xiàn)出特異的非單調(diào)尺度依賴性，這種特異尺度依賴性廣泛存在于親水和疏水納米通道中。

該發(fā)現(xiàn)為納米空間受限流體流動(dòng)特性理論體系的完善和以納米尺度水分子快速輸運(yùn)和精準(zhǔn)調(diào)控為基礎(chǔ)的膜分離、能源轉(zhuǎn)化等技術(shù)的開發(fā)與升級(jí)奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

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