碳納米管中水結(jié)構(gòu)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的分子模擬研究.pdf

1、浙江大學(xué)博士后學(xué)位論文碳納米管中水結(jié)構(gòu)性質(zhì)和傳遞性質(zhì)的分子模擬研究姓名：劉迎春申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士后專(zhuān)業(yè)：物理化學(xué)指導(dǎo)教師：王琦20060301浙江大學(xué)博十后研究工作報(bào)告中水分子的分布更加有序。而隨著孔徑的增加，齒型碳管中水分子分布的有序程度更高。在沒(méi)有吸引壁勢(shì)的模型納米管中，分子運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性更強(qiáng)，與相應(yīng)孔徑的碳納米管相比，其可達(dá)區(qū)域更大，導(dǎo)致了模型納米管中水分子的分布變得更加無(wú)序。由于空間的限制，使得溫度對(duì)碳納米管中水分子分布的影響較小

2、。2研究了三種類(lèi)型納米管中水的傳遞性質(zhì)，包括擴(kuò)散、粘度和導(dǎo)熱性質(zhì)。考證了孔徑的大小、納米管的壁勢(shì)(螺旋性)、溫度、密度對(duì)傳遞性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，受限在納米管中的水傳遞性質(zhì)呈明顯的各向異性，沿孔道方向的傳遞性質(zhì)均大于沿孔徑方向。碳納米管中水的擴(kuò)散顯著小于體相流體，并且隨著孔徑的減小而進(jìn)一步減小，在孔徑相似的情況下，三種納米管中擴(kuò)散系數(shù)值的大小順序?yàn)椋耗Ｐ图{米管椅型碳納米管齒型碳納米管。水在齒型碳管中的擴(kuò)散能力比在椅型碳管中要小很多，說(shuō)明

3、齒型碳管壁與水分子之間的相互作用顯著強(qiáng)于椅型碳管，導(dǎo)致水分子被束縛在較深的勢(shì)阱中，運(yùn)動(dòng)能力受限。碳納米管中水的整體平均擴(kuò)散既與內(nèi)、外層水分子的擴(kuò)散有關(guān)，也與內(nèi)、外層水分子的比例有關(guān)。導(dǎo)熱和粘度的變化規(guī)律與擴(kuò)散正好相反，在納米管中其值均大于體相流體，并隨孔徑的減小而增大，在孔徑相似的三種納米管中，其值的順序?yàn)椋糊X型碳納米管椅型碳納米管(or~)模型納米管。溫度和密度也對(duì)三種傳遞性質(zhì)有不同的影響。雖然擴(kuò)散、導(dǎo)熱和粘度是傳遞性質(zhì)的三個(gè)方面，但

4、由于它們產(chǎn)生的機(jī)理不同，擴(kuò)散僅依賴(lài)于單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)熱和粘度則是整個(gè)體系熱量的傳遞或者整個(gè)分子層的相對(duì)滑動(dòng)，因此表現(xiàn)出各自的特殊性。3從分子動(dòng)力學(xué)理論中速率過(guò)程的統(tǒng)計(jì)理論出發(fā)，基于微孔中的擴(kuò)散既有分子擴(kuò)散又有努森擴(kuò)散的觀點(diǎn)，以流體分子的碰撞頻率為核心，提出了一個(gè)微孔中流體的擴(kuò)散模型，較全面地反映了流體的擴(kuò)散系數(shù)與孔徑、溫度和密度的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了微孔中流體粘度的模型。這兩個(gè)模型僅用兩個(gè)模型參數(shù)，通過(guò)與模擬數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的