Mekanismerne for øget fordampningsflux gennem nanokanaler

Indesluttet masseoverførsel fokuserer hovedsageligt på vands dynamiske adfærd, ion, gas og andre medier begrænset til nanokanaler. Forskere har for nylig vist stigende interesse for begrænset masseoverførsel på grund af dens brede anvendelse inden for energi, miljø, sundhed og andre områder. Imidlertid, grænsefladeeffekten er dominerende i nanoskalaen, og den indesluttede væske har en anden struktur og transportegenskaber fra makroskalaen. Som resultat, den traditionelle kontinuummekanikmodel er ikke længere anvendelig, mens der stadig ikke er en global teoretisk model på nanoskala.

Stillet over for dette, forskningsgruppen ledet af prof. WANG Fengchao fra Institut for Moderne Mekanik, Universitetet for Videnskab og Teknologi i Kina (USTC) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS), afslørede de underliggende mekanismer for den forbedrede fordampningsstrøm gennem nanokanaler og opbyggede en kvantitativ model af den fordampningsdrevne væskestrøm gennem nanokanaler. Dette værk blev udgivet i Fysik af væsker .

Det førnævnte arbejde hjælper med at forklare den ultrahøje flux af film med kovalente organiske rammer (COF'er) i en undersøgelse, der foreslår en strategi til fremstilling af membrandestillationsmembraner sammensat af vertikalt justerede kanaler med en hydrofilicitet gradient. Dette arbejde i en fælles indsats med USTC og Beijing Institute of Technology blev offentliggjort i Naturmaterialer .

Den forbedrede fordampning nær faststof-væske-grænsefladen og reduceret dampdiffusionslængde i det konstruerede COF-lag arbejder i koordinering for at øge COF-membranens vandflux. Udover, det er også fundet et rent vandlag mellem vand-damp-grænsefladen og salt-damp-grænsefladen, som forhindrer direkte kontakt af ionerne til porevæggene eller fordampningsgrænsefladen. Når den ladede overflade reducerer den tilstødende saltkoncentration og dermed lindrer saltkrystallisation, dette fører til anti-befugtningsadfærden af ​​de konstruerede COF-membraner.

Disse undersøgelser realiserer overlegen vandafsaltnings- og rensningsydelse baseret på forbedring af fordampningen gennem nanokanaler sammenlignet med traditionel teknologi, fremme udviklingen af ​​gradientmembraner til molekylær sigtning.